第2节法拉第电磁感应定律自感和涡流一、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:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比.(2)公式:E=n,其中n为线圈匝数.3.导体切割磁感线的情形(1)垂直切割:E=Blv.(2)倾斜切割:E=Blvsinθ,其中θ为v与B的夹角.(3)旋转切割(以一端为轴):E=Bl2ω.自主探究如图所示,导体棒CD在均匀磁场中运动.(1)自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力.导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向?为了方便,可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷.(2)导体棒一直运动下去,自由电荷是否总会沿着导体棒运动?为什么?(3)导体棒哪端的电势比较高?(4)如果用导线把C,D两端连到磁场外的一个用电器上,导体棒中的电流是沿什么方向的?答案:(1)D→C(2)达到电场力和洛伦兹力平衡就不会沿导体棒运动下去(3)C端(4)D→C4.反电动势(1)概念:电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为反电动势.(2)作用:反电动势阻碍电动机线圈的转动.二、自感和涡流1.自感现象由于通过导体自身的电流变化而产生的电磁感应现象.2.自感电动势(1)定义:由导体自身电流变化所产生的感应电动势.(2)表达式:E=L.(3)自感系数L:①相关因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关.②单位:亨利(H),1mH=10-3H,1μH=10-6H.3.涡流(1)涡流:块状金属放在变化的磁场中,穿过金属块的磁通量发生变化,金属块内产生的旋涡状感应电流.(2)产生原因:金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流.(3)涡流的利用:冶炼金属的高频感应炉利用炉内金属中涡流产生焦耳热使金属熔化;家用电磁炉也是利用涡流原理制成的.(4)涡流的减少:各种电动机和变压器中,用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯,以减少涡流.1.思考判断(1)线圈中磁通量变化越大,产生的感应电动势越大.(×)(2)公式E=Blv中的l是导体棒的总长度.(×)(3)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也能产生感应电动势.(√)(4)线圈中的感应电动势大小与线圈的匝数无关.(×)(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.(√)2.(多选)如图所示,用相同导线绕成的两个单匝线圈a,b的半径分别为r和2r,圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,若磁场的磁感应强度均匀增大,开始时的磁感应强度不为0,则(BD)A.任意时刻,穿过a,b两线圈的磁通量之比均为1∶4B.任意时刻,穿过a,b两线圈的磁通量之比均为1∶1C.a,b两线圈中产生的感应电动势之比为1∶2D.a,b两线圈中产生的感应电动势之比为1∶1解析:任意时刻,穿过a,b两线圈的磁感线条数相等,磁通量相等,故磁通量之比为1∶1,故A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律得E=S,S为线圈在磁场范围内的有效面积,S=πr2,因为S相等,也相等,所以a,b两线圈中产生的感应电动势相等,感应电动势之比为1∶1,故C错误,D正确.3.如图所示,电路中A,B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器.当S闭合时,A,B灯泡的发光情况是(A)A.S闭合后,A亮一下又逐渐熄灭,B逐渐变亮B.S闭合后,B亮一下又逐渐变暗,A逐渐变亮C.S闭合足够长时间后,A和B一样亮D.S闭合足够长时间后,A,B都熄灭解析:S闭合后,A,B都变亮,且A比B亮,之后A逐渐熄灭,B逐渐变亮,A项正确,B项错误.S闭合足够长时间后,A熄灭,B一直都是亮的,C,D项错误.4.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流使锅体发热,从而加热食物的.下列相关的说法中正确的是(A)A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.环保绝缘材料制成的锅体也可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递,减少热损耗解析:涡流是由高频交变电流产生的磁场引起的电磁感应现象,频率越大,产生的涡流越大,直流电不产生涡流,A项正确,B项错误;电磁炉表面一般用绝缘材料制成,避免产生涡流,而锅体用金属制成,利用涡流加热食物,C,D项错误.考点一法拉第电磁感应定律的理解与应用1.对...
