高中物理一轮复习教案：10.2-法拉第电磁感应定律-自感和涡流.doc

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1、基础点知识点1　　法拉第电磁感应定律1．感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。2．法拉第电磁感应定律(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。(2)公式：E＝n，其中n为线圈匝数。(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I＝。3．导体切割磁感线时的感应电动势(1)垂直切割：E＝Blv，式中l为导体切割磁感线的有效长度。(2)不垂直切割：E＝Blv

2、sinθ，式中θ为v与B的夹角。(3)匀速转动：导体棒在垂直匀强磁场方向以角速度ω绕一端转动切割磁感线时，E＝Bωl2。知识点2　　自感　涡流1．自感现象：由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。2．自感电动势(1)定义：在自感现象中产生的感应电动势。(2)表达式：E＝L。(3)自感系数L①相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关。②单位：亨利(H)，常用单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。1mH＝10－3H,1μH＝10－6H。3．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水

3、的旋涡一样的感应电流。(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的相对运动。(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中产生的感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来。(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了楞次定律的推广应用。重难点一、法拉第电磁感应定律的理解1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率的比较比较项目磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ磁通量的变化率物理意义某时刻穿过某个面的磁感线的条数某一段时间内穿过某个面的磁通量的变化量穿过某个面的磁通量变化的快慢大小Φ＝B

4、·S，S是与B垂直的面的面积ΔΦ＝Φ2－Φ1ΔΦ＝B·ΔSΔΦ＝S·ΔB＝B·＝S·注意穿过某个面有方向相反的磁感线，则不能直接用Φ＝B·S求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量开始时和转过180°时的平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是0既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少。实际它就是单匝线圈上产生的电动势附注线圈平面与磁感线平行时，Φ＝0，但最大线圈平面与磁感线垂直时，Φ最大，但＝02．法拉第电磁感应定律应用的三种情况(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，

5、则E＝n·B。(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝n，S是磁场范围内的有效面积。(3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E＝n≠n。3．应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E＝n求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。(2)利用公式E＝nS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积。(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关。推导如下：q＝Δt＝Δt＝。特别提醒(1)感

6、应电动势的大小由线圈的匝数n和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。(2)E＝n的研究对象是一个回路，而不是一段导体。(3)E＝n求的是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt→0时，则E为瞬时感应电动势。(4)E＝n求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势，整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。二、导体切割磁感线产生的感应电动势1．导体平动切割磁感线对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式E＝Blv，应从以下几个方面理解和掌握。

7、(1)正交性本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需B、l、v三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E＝Blvsinθ，θ为B与v方向间的夹角。(2)平均性导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即＝Bl。(3)瞬时性若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。(4)有效性公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度。下图中有效长度分别为：甲图：l＝cdsinβ(容易错算成l＝absinβ)。乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运

8、动时，l＝0。丙图：沿v1方向运动时，l＝R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R。(5)相对性E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。2．导体转动切割磁感线当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E＝Bl＝Bl2ω，如图甲所示。