第二讲 第1课时 法拉第电磁感应定律

开始逐点清(一)法拉第电磁感应定律的理解及应用

(基础点速过)010203目录逐点清(二)导体棒切割产生感应电动势(重难点疏通)

逐点清(三)自感和涡流(迷盲点精研)第二讲法拉第电磁感应定律及其应用第1课时法拉第电磁感应定律(系统知能课)|纲举目张|·|精要回顾|

[微点判断](1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。

()(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。

()(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。

()(4)线圈中的电流越大，自感系数也越大。

()(5)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大。

()(6)自感电动势总是与原电流的方向相反。

()××√×√×A．通过电阻R的电流方向为b→aB．线圈产生的感应电动势为5VC．电阻R两端的电压为10VD．0～0.1s，通过线圈导线横截面的电荷量为0.1C答案：D

答案：C(3)电荷量q＝IΔt，代入数据得q＝0.1C。答案：(1)0.12V

(2)0.2A(电流方向见解析图)(3)0.1C逐点清(二)导体棒切割产生感应电动势(重难点疏通)

1．平动切割(1)E＝Blv的三个特性正交性本公式要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度，如图中ab相对性E＝Blv中的速度v是导体棒相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系(2)当B与l、v垂直但l与v不垂直时E＝Blvsinθ，其中θ为v与l的夹角，如图甲所示。[典例]

(2021·河北高考)如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻。下列说法正确的是(

)A．通过金属棒的电流为2BCv2tanθB．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tanθC．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定[答案]

A1．[平动切割]如图所示，abcd为水平放置的平行光滑金属导轨，间距为l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r。保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则

(

)答案：B

2．[转动切割](2022·山东等级考改编)

如图所示，xOy平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为L的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场。边长为L的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、在xOy平面内以角速度ω顺时针匀速转动，t＝0时刻，金属框开始进入第一象限。不考虑自感影响，关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是

(

)答案：C

逐点清(三)自感和涡流(迷盲点精研)(一)自感现象

通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)，RL＜RA现象在开关S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A马上熄灭)能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能续表[例1]如图，L是自感系数很大、电阻不计的线圈，a、b是两个相同的小灯泡，在开关S由断开到闭合的过程中，下列说法正确的是

(

)A．a先亮b后亮，然后b逐渐变亮B．b先亮a后亮，然后a逐渐变亮C．a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭D．a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭[答案]

C[解析]当S闭合瞬间，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，b逐渐变暗直到熄灭，同时，a电流逐渐增大，变得更亮。故C正确，A、B、D错误。[规律方法]自感线圈在电路中的作用(1)电路突然接通时，自感线圈产生感应电动势，阻碍电流变化使与之串联的灯泡不是立即变亮，而是逐渐变亮。(2)电路突然断开时，自感线圈产生感应电动势，在电路中相当于新的电源。若产生的电流比原来的大，则灯泡“闪亮”一下再熄灭；若产生的电流不大于原来的电流，则灯泡不能“闪亮”而逐渐熄灭。(二)涡流两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中会产生涡流(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动会产生涡流能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能：(1)金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；(2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能[例2]

(2023·海安模拟)

涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通入一定频率的正弦交变电流，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法错误的是

(

)A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品[答案]

D[解析]

涡流是感应电流，涡流的磁场总是阻碍穿过工件的磁通量的变化，而且涡流的频率与线圈中交变电流的频率相等，A、B正确；因待测工件中的涡流与通电线圈中的电流具有相同频率，因此二者间必有周期性的作用力，C正确；

涡流只能在金属制品中产生，故D错误。(三)电磁阻尼与电磁驱动比较电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动不同点能量转化导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外做功

相同点都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动续表[例3]零刻度在表盘正中间的电流计非常灵敏，通入电流后，线圈在安培力和螺旋弹簧的弹力作用下达到平衡时，指针在示数附近摆动很难停下，读数变得困难。在指针转轴上装上扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是

(

)[答案]

D[解析]磁场在铝框或铝板边缘，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理；磁场在铝框