高考物理复习专题九电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感

第2讲法拉第电磁感应定律自感1/36R＋r考点1法拉第电磁感应定律1.感应电动势电磁感应现象电源

(1)感应电动势：在______________中产生电动势.产生感应电动势那部分导体就相当于电源，导体电阻相当于____________. (2)感应电流与感应电动势关系：遵照____________定律，即I＝E.闭合电路欧姆内阻2/362.法拉第电磁感应定律磁通量改变率(1)内容：在电磁感应现象中，电路中感应电动势大小，跟__________________________成正比.E＝nΔΦ

Δt(2)表示式：______________，其中n为线圈匝数.(3)公式变形①当线圈面积S不变，垂直于线圈平面磁场B发生改变时，E＝________.nSΔB

Δt②当磁场B不变，垂直于磁场线圈面积S发生改变时，E＝________.nBΔS

Δt3/363.导体切割磁感线时产生感应电动势(1)表示式：E＝Blvsinθ.Blv

(2)当B、l、v三者两两垂直时：E＝__________.

注意：①以上两式是由法拉第电磁感应定律推导出来特殊情况，所以只适合用于计算部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时感应电动势大小.有效长度②式中θ为B和v方向夹角，l为切割磁感线________.4/364.两个公式区分平均平均瞬时(1)E＝nΔΦ

Δt惯用于计算在Δt时间内________电动势.只有当磁通量改变率是恒定不变时，算出才是瞬时电动势. (2)E＝Blvsinθ，若v为平均速度，算出就是________电动势，若v为瞬时速度，算出就是________电动势. 5.导体转动切割磁感线产生感应电动势 当长度为l导体在垂直于磁场平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，切割磁感线产生感应电动势E＝________.5/36

6.感应电量：平行闭合线圈匝数为n，在Δt时间内闭合电路磁通量改变量为ΔΦ，回路总电阻为R，则经过电路中某一横截面电量q＝________.nΔΦ R6/362.自感电动势E＝L.考点2自感和涡流

1.自感现象：是因为导体本身电流发生改变时而产生____________现象.因为自感而产生电动势叫做自感电动势.ΔIΔt电磁感应3.自感系数L与线圈______、形状、______以及是否有铁芯相关，单位是________.大小圈数亨利(H)

4.涡流：块状金属在磁场中运动，或者处于改变磁场中，金属块内部会产生感应电流，这种电流在整块金属内部自成闭合回路，叫做________.涡流7/36

【基础自测】

1.如图9-2-1所表示，在竖直向下匀强磁场中，将一水平放置金属棒ab以水平初速度v0抛出，设在整个过程中棒方向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生感应电动势大小改变情况是()图9-2-1A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法判断答案：C8/36

2.无线充电技术中使用受电线圈示意图如图9-2-2所表示，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2

时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间电势差φa－φb()A.恒为nS(B2－B1)

t2－t1B.从0均匀改变到nS(B2－B1)

t2－t1C.恒为－nS(B2－B1)

t2－t1D.从0均匀改变到－nS(B2－B1)

t2－t1图9-2-2答案：C9/36

3.(多项选择，2015年新课标Ⅰ卷)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名“圆盘试验”.试验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚能够自由旋转磁针，如图9-2-3所表示，试验中发觉，当圆盘在磁针磁场中绕过圆盘中心竖直轴旋转时，磁针也伴随一起转动起来，但略有滞后.以下说法正确是()图9-2-310/36A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内涡电流产生磁场造成磁针转动C.在圆盘转动过程中，磁针磁场穿过整个圆盘磁通量发生了改变D.圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生磁场造成磁针转动答案：AB11/36

4.(年北京卷)如图9-2-4所表示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生感应电动势分别为Ea

和Eb.不考虑两圆环间相互影响.以下说法正确是(

) 图9-2-4A.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向答案：B12/36热点1法拉第电磁感应定律简单应用

【典题1】(

年安徽合肥高三检测)在半径为r、电阻为R圆形导线框内，以直径为界，左右两侧分别存在着方向如图9-2-5甲所表示匀强磁场，以垂直于纸面向外磁场为正，两部分磁场磁感应强度B随时间t改变规律分别如图乙所示.则0～t0

时间内，导线框中()13/36乙

甲

图

9-2-5A.感应电流方向为顺时针B.感应电流方向为逆时针C.感应电流大小为3πr2B0

t0RD.感应电流大小为2πr2B0

t0R14/36

解析：依据楞次定律可知，左边导线框感应电流是顺时针，而右边导线框感应电流，也是顺时针，则整个导线框感应电流方向顺时针，故A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律知，因磁场改变，造成导线框内产生感应电动势，结合题意可知，产生感应电动势恰好是二者之和，即为E＝答案：A15/36热点2导体切割磁感线产生感应电动势计算

[热点归纳] 1.E＝Blv三个特征： (1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者相互垂直. (2)有效性：公式中l为导体切割磁感线有效长度.如图9-2-6中，导体棒有效长度为ab间距离.

图

9-2-6 (3)相对性：E＝Blv中速度v是导体相对磁场速度，若磁场也在运动，应注意速度间相对关系.16/362.导体转动切割磁感线：当导体在垂直于磁场平面内，绕一端以角速度ω匀速转动图9-2-717/36公式

ΔΦE＝n

ΔtE＝Blv区别研究对象闭合回路回路中做切割磁感线运动那部分导体研究内容求是Δt时间内平均感应电动势，E与某段时间或某个过程对应(1)若v为瞬时速度，则求是瞬时感应电动势(2)若v为平均速度，则求是平均感应电动势适用范围对任何电路普遍适用只适适用于导体垂直于匀强磁场做切割磁感线运动18/36(续表)19/36考向1公式了解

【典题2】(多项选择，

年新课标Ⅱ卷)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1m、总电阻为0.005Ω正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图9-2-8甲所表示.已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化图线如图乙所表示(感应电流方向为顺时针时，感应电动势取正).以下说法正确是()20/36甲乙

图

9-2-8 A.磁感应强度大小为0.5T B.导线框运动速度大小为0.5m/s C.磁感应强度方向垂直于纸面向外 D.在t＝0.4s至t＝0.6s这段时间内，导线框所受安培力大小为0.1N21/36解析：由E-t图象可知，线框经过0.2s全部进入磁场，则E＝BLv可知，B＝0.2T，选项A错误；依据楞次定律可知，磁感应强度方向垂直于纸面向外，选项C正确；在t＝0.4s至t

所受安培力大小为F＝BIL＝0.04N，选项D错误.

答案：BC22/36时，棒两端感应电动势大小为E′，则考向2有效切割长度了解

【典题3】如图9-2-9所表示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直方向运动时，棒两端感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直折弯，置于与磁感应强度相垂直平面内，当它沿两段折线夹角平分线方向以速度v运动E′E等于()图9-2-923/36

答案：B

方法技巧：本题关键要准确了解公式E＝Blv中l含义，知道l是有效切割长度，即速度垂直方向上金属棒长度.24/36考向3导体棒转动切割磁感线产生感应电动势问题

【典题4】(多项选择，

年新课标Ⅱ卷)法拉第圆盘发电机示意图如图9-2-10所表示.铜圆盘安装在竖直铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上匀强磁场B中.圆盘旋转时，关于流过电阻R电流，以下说法正确是()图9-2-1025/36A.若圆盘转动角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生改变，则电流方向可能发生改变D.若圆盘转动角速度变为原来2倍，则电流在R上热功率也变为原来2倍26/36

解析：将圆盘看成由无数辐条组成，各辐条都在切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，当圆盘顺时针转动时(从上往下看)，依据右手定则可判断，圆盘上感应电流从边缘向中心，流过电阻R电流方向从a到b，B正确；由法拉故A正确，C错误；当角速度ω变为原来2倍时，感应电动流在R上热功率P＝I2R变为原来4倍，D错误.答案：AB27/36易错提醒：公式E＝Blv应用是有条件，它适用于导体平动且速度方向垂直于磁感线方向特殊情况，对于这种导体棒转动切割磁感线产生感应电动势情况，导体各部分速度不一样，本公式不再适用.28/36种类通电自感断电自感自感电路器材规格L1、L2灯同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)热点3考向1涡流、电磁阻尼、自感现象了解及应用通电自感与断电自感现象对比[热点归纳]1.两种自感现象比较：29/36种类通电自感断电自感自感现象在S闭合瞬间，L2灯马上亮起来，L1灯逐步变亮，最终一样亮在开关S断开时，L灯渐渐熄灭产生原因开关闭合时，流过线圈电流快速增大，使线圈产生自感电动势，妨碍了电流增大，流过L1灯电流比流过L2灯电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L电流减小，自感电动势妨碍电流减小，使电流继续存在一段时间.在S断开后，经过L电流反向经过L灯，L灯不会马上熄灭，若RL＜RL，原来电流IL＞IL，则L灯熄灭前要闪亮一下，若RL≥RL，自感电流IL≤IL，则L灯逐步熄灭，不再闪亮一下(续表)30/36种类通电自感断电自感等效了解自感线圈作用相当于一个阻值无穷大电阻短时间内减小为零(或减小为自感线圈直流电阻)自感线圈作用相当于一个瞬时电源(电源电动势在短时间内减小为零)能量转化电能转化为磁场能磁场能转化为电能(续表)31/36

2.自感电动势作用是妨碍电流改变，但自感电动势只是延缓了过程进行，不能使过程停顿，更不能使过程反向. 3.自感线圈中电流增大时，自感电动势妨碍电流增大，电流减小时，自感电动势妨碍电流减小.发生自感现象瞬间，线圈中电流大小和方向不变，即电流不发