第十二章 电磁感应 小结
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初三物理电磁感应知识点总结归纳电磁感应是物理学中的重要概念,也是初中物理课程中的重点内容之一。
它描述了电流和磁场相互作用产生的现象,包括电磁感应定律、法拉第电磁感应定律等。
本文将对初三物理学中涉及到的电磁感应知识点进行总结归纳,以帮助同学们更好地理解和掌握这一部分知识。
一、电磁感应的基本概念在电磁感应过程中,当导体中的磁束发生变化时,导体中就会产生感应电动势。
电磁感应的基本概念主要包括以下几个方面:1. 磁感应强度(B):刻画磁场的强弱,单位是特斯拉(T)。
2. 磁通量(Φ):描述一个平面内的磁场强度,与磁感应强度乘以所穿过的面积之积成正比,其单位是磁特斯拉(T·m²)。
3. 磁感应线(磁力线):用来表示磁场的方向和强度的线。
4. 磁场方向:按照磁感应线的方向来决定。
二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁通量变化对感应电动势的影响,可以用以下公式表示:ε = -ΔΦ/Δt其中,ε表示感应电动势,ΔΦ表示磁通量的变化,Δt表示时间的变化。
根据法拉第电磁感应定律,我们可以得出以下几个重要结论:1. 电磁感应的产生需要磁场和导体的相对运动或磁场的变化。
2. 感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。
3. 当磁通量增加时,感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反;当磁通量减小时,感应电动势的方向与磁通量变化的方向相同。
三、洛伦兹力和感应电动势根据洛伦兹力的定律,当导体中的电子受到磁场的力作用时,会出现感应电动势。
洛伦兹力和感应电动势的关系可以通过以下公式表示:F = BIL其中,F表示洛伦兹力,B表示磁感应强度,I表示电流,L表示导体的长度。
四、发电机和电磁铁发电机是利用电磁感应的原理将机械能转化为电能的装置。
它的基本结构包括磁场、线圈和电刷等部分。
当发电机的转子旋转时,磁通量发生变化,从而在线圈中产生感应电动势。
电磁铁是利用电磁感应的原理将电能转化为机械能(磁力)的装置。
它的基本结构包括电源、线圈和铁芯等部分。
电磁感应高二知识点归纳总结电磁感应是高中物理学中的重要内容之一,它是电与磁相互作用的基础原理。
在电磁感应这一领域里,我们需要了解许多关键知识点,下面我将对其进行归纳总结。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本定律。
它的核心思想是当导线中的磁通量发生变化时,会在导线中产生感应电动势。
该定律可以用以下公式表示:ε = -ΔΦ/Δt其中,ε代表感应电动势,ΔΦ代表磁通量的变化量,Δt代表时间的变化量。
该定律告诉我们,当磁通量发生变化时,感应电动势的大小与变化率成正比。
2. 洛伦兹力洛伦兹力是在电磁感应中产生的一种力。
它的作用是使导体中的自由电荷沿着特定的方向运动,从而产生电流。
洛伦兹力可以用以下公式表示:F = qvBsinθ其中,F代表洛伦兹力的大小,q代表电荷的大小,v代表电荷的速度,B代表磁感应强度,θ代表磁场与速度之间的夹角。
洛伦兹力告诉我们,当电荷在磁场中运动时,会受到一个与速度和磁场方向相关的力。
3. 感应电动势的计算感应电动势的计算可以通过以下几种方式进行:a. 导体切割磁感线时产生感应电动势。
当导体以速度v切割磁感线时,感应电动势的大小可以通过以下公式计算:ε = Blv其中,B代表磁感应强度,l代表磁感线与导体切割的长度,v 代表切割速度。
b. 导体在均匀磁场中运动时产生感应电动势。
当导体以速度v 垂直于均匀磁场B运动时,感应电动势的大小可以通过以下公式计算:ε = Blv其中,B代表磁感应强度,l代表导体在磁场中移动的长度,v 代表导体运动的速度。
c. 导体在非均匀磁场中运动时产生感应电动势。
当导体在非均匀磁场中运动时,我们可以通过积分的方法计算感应电动势。
4. 麦克斯韦-安培定律麦克斯韦-安培定律是描述磁场产生的定律。
该定律指出,电流在导线周围产生的磁场的强度与电流大小成正比,并与导线周围形成的闭合环路上的电流总和成正比。
麦克斯韦-安培定律可以通过以下公式表示:∮B·dl = μ0I其中,∮B·dl代表磁场强度B沿闭合环路的环路积分,μ0代表真空中的磁导率,I代表通过闭合环路的电流。
● 电流的磁效应:把一根导线平行地放在磁场上方,给导线通电时,磁针发生了偏转,就好像磁针受到磁铁的作用一样。
这说明不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。
● 电流磁效应现象:磁铁对通电导线的作用,磁铁会对通电导线产生力的作用,使导体棒偏转。
电流和电流间的相互作用,有相互平行而且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时,观察到发生的现象是:同向电流相吸,异向电流相斥。
● 电磁感应发现的意义:①电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
②电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电器化时代。
③电磁感应现象的发现,推动了经济和社会的发展,也体现了自然规律的和谐的对称美。
● 对电磁感应的理解:电和磁之间有着必然的联系,电能生磁,磁也一定能够生电,但磁生电是有条件的,只有变化的磁场或相对位置的变化才能产生感应电流,磁生电表现为磁场的“变化”和“运动”。
引起电流的原因概括为五类:①变化的电流。
②变化的磁场。
③运动的恒定电流。
④运动的磁场。
⑤在磁场中运动的导体。
● 磁通量:闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,即Φ,θ为磁感线与线圈平面的夹角。
对磁通量Φ的说明:虽然闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,但是当磁场与闭合电路的面积不垂直时,磁感应强度也有垂直闭合电路的分量磁感应强度垂直闭合电路面积的分量。
● 产生感应电流的条件:一是电路闭合。
二是磁通量变化。
● 楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
● 楞次定律的理解:①感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反,只是在原磁场的磁通量增大时两者才相反;在磁通量减小时,两者是同样。
② “阻碍”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感应电流的磁场只能“阻碍”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量还是要增加。
电磁感应知识总结盘州市第七中学王富瑾一、磁通量1、定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。
2、物理意义:穿过某一面积的磁感线的净条数。
3、定义式:Φ=BS。
S为有效面积,即垂直于磁场方向上的投影面积S国际单位:Wb(韦伯)4、标矢性:标量。
但有正负。
磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正。
反之,磁通量为负。
所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。
5、同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的磁感线条数一样多时,磁通量为零。
二、磁通量的变化量1、定义式:△Φ=Φ2-Φ12、当磁感应强度B不变,改变线圈平面面积时,公式可变形为:△Φ=Φ2-Φ1=B(S2-S1)=B△S3、当线圈平面面积不变,改变磁感应强度B时,公式可变形为:△Φ=Φ2-Φ1=(B2-B1)S=△BS4、当磁感应强度B改变,线圈平面面积也改变时△Φ=Φ2-Φ1= B2S2- B1S1三、电磁感应现象1、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中产生感应电流的现象产生。
2、物理学史:英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。
3、感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化。
4、实质:磁通量发生变化产生了感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
①只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。
②产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
5、感生电流与动生电流:①感生电流:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。
②动生电流:闭合电路的一部分导体切割磁感线。
5、常见的产生感应电流的三种情况四、楞次定律1、物理学史:楞次提出判断感应电流方向的定律——楞次定律。
2、内容:楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
3、适用范围:电磁感应现象的所有情形。
4、对楞次定律的理解①谁阻碍谁:感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量.②阻碍什么:阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。
物理知识点总结:电磁感应总结是指社会团体、企业单位和个人在自身的某一时期、某一项目或某些工作告一段落或者全部完成后进行回顾检查、分析评价,从而肯定成绩,得到经验,找出差距,得出教训和一些规律性认识的一种书面材料,它可使零星的、肤浅的、表面的感性认知上升到全面的、系统的、本质的.理性认识上来,我想我们需要写一份总结了吧。
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物理知识点总结:电磁感应1电磁感应1. ★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流.(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0.(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.2.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:Φ=BS.如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′,即Φ=BS′,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数.任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正.反之,磁通量为负.所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和.物理知识点总结:电磁感应21.[感应电动势的大小计算公式]1)E=nΔ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,Δ/Δt:磁通量的变化率}2)E=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)}3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}2.磁通量=BS{:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}*4.自感电动势E自=nΔ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,?t:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化; (3)单位换算:1H=103mH=106μH。
初中物理电磁感应知识点归纳电磁感应是物理学中的重要概念,也是初中物理中的一项重要内容。
它涉及到电磁学和电路学的交叉领域,对于理解电磁学基本原理以及应用有着重要的意义。
下面将对初中物理电磁感应的知识点进行归纳和总结。
1. 电磁感应的基本概念电磁感应是指导体内的自由电子在磁场中运动所产生的感应电动势或电流的现象。
当导体相对于磁场运动或磁场的强度发生变化时,就会产生电磁感应现象。
例如,当一个导体在磁场中运动或磁场通过导体发生变化时,导体内将会产生感应电流。
2. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应的基本定律之一,由英国物理学家法拉第于1831年提出。
定律表明,当导体中的磁通量发生变化时,会在导体中产生感应电动势。
该定律可以用公式表示为:ε=-N*dΦ/dt。
其中,ε为感应电动势,N为线圈的匝数,Φ为磁通量,dt为时间的变化量。
3. 楞次定律楞次定律是法拉第电磁感应定律的补充定律,由法国物理学家楞次于1834年提出。
楞次定律又称为动力学电磁感应定律,规定了感应电流的方向。
根据楞次定律,感应电流的方向总是使其产生的磁场与导致感应电流的变化的磁场方向相反。
这意味着当磁场通过导体增加时,感应电流的方向将使导体产生的磁场减小,反之亦然。
4. 电磁感应的应用电磁感应在现实生活中有许多重要的应用。
其中包括:- 发电机和电磁铁:通过电磁感应原理,我们可以制造发电机和电磁铁。
发电机利用磁场和导体相对运动产生的感应电动势来转化为电能;而电磁铁则利用通电线圈的磁场吸引和释放铁物体。
- 变压器:变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压大小的装置。
通过将输入线圈和输出线圈相互绕绕,当输入线圈接通电流时,在输出线圈中也会产生感应电流,从而改变输出电压。
5. 弗莱明右手法则弗莱明右手法则是判断导体中感应电流方向的一种方法。
该法则使用右手来判断导体中感应电流的方向,具体操作方法如下:- 握住右手,让食指、中指和拇指垂直放置;- 当食指指向磁感线方向,中指指向导体运动方向时,拇指的方向就代表感应电流的方向。
《电磁感应》知识点总结ΔΦ 1 、 磁通量 Φ 、磁通量变化 ΔΦ 、磁通量变化率─ 对比表Δt磁通量 Φ某时刻穿过磁场中某个 面的磁感线条数Φ = B. S 」, S 」为 与 B 垂直的面积,不垂直式,取 S 在与 B 垂直方向上的 投影 若穿过某个面有方向相 反的磁场,则不能直接用 Φ = B. S , 应考虑相反 方向的磁通量或抵消以 后所剩余的磁通量 磁通量变化 ΔΦ穿过某个面的磁通量随时间的变化量ΔΦ = Φ 2- Φ 1, 或 ΔΦ = B. ΔS , 或ΔΦ = S . ΔB开始和转过 1800 时平面都与磁场垂直, 但穿过平面的 磁通量是不同的, 一正 一负 , 其中 ΔΦ =B·S , 而不是零磁通量变化率表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量ΔS或Δt ΔBΔt既不表示磁通量的大小也不表示磁通量变化的多少,在 Φ —t 图像中,可用图线的斜率表示 2 、 电磁感应现象与电流磁效应的比较3 、 产生感应电动势和感应电流的条件比较4 、 感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势, 产生感应电流比存在感应电动势, 产生感应电动势的那 部分导体相当于电源,电路断开时没有电流,但感应电动势仍然存在。
(1) 电路不论闭合与否,只要有一部分导体切割磁感线,则这部分导体就会产生感应电动势,它相当于一个电源 (2) 不论电路闭合与否,只要电路中的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,磁通量发生变化的那部分相当于电源。
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就 有感应电流产生,即产生感应电流的条件有两个:○1 电路为闭合回路○2 回路中磁通量发生变化, ΔΦ 子 0不管电路闭合与否,只要电路中磁通量发生变化, 电 产生感应电动势的条件路中就有感应电动势产生产生感应电流的条件电磁感应现象 利用磁场产生电流的现 象关系电能够生磁,磁能够生电电流磁效应 电流产生磁场= B . = B . ΔΦ Δt ΔΦ Δt ΔΦ物 理 意 义 大 小 计 算 注 意 问 题ΔΦ5 、公式 E = n 与 E=BLvsinθ 的区别与联系ΔtΔΦΔt区别(1)求的是Δt 时间内的平均感(1)求的是瞬间感应电动势,E 与某应电动势,E 与某段时间或某个过个时刻或某个位置相对应程相对应(2)求的是整个回路的感应电动(2)求的是回路中一部分导体切割磁势,整个回路的感应电动势为零感线是产生的感应电动势时,其回路中某段导体的(3)由于是整个回路的感应电动势,因此电源部分不容易确定(3)由于是一部分导体切割磁感线的运动产生的,该部分就相当于电源。
物理电磁感应知识点总结电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。
下面是店铺为你整理的物理电磁感应知识点,一起来看看吧。
物理电磁感应知识点1.电流的磁效应:把一根导线平行地放在磁场上方,给导线通电时,磁针发生了偏转,就好像磁针受到磁铁的作用一样。
这说明不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。
2.电流磁效应现象:磁铁对通电导线的作用,磁铁会对通电导线产生力的作用,使导体棒偏转。
电流和电流间的相互作用,有相互平行而且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时,观察到发生的现象是:同向电流相吸,异向电流相斥。
3.电磁感应发现的意义:①电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
②电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电器化时代。
③电磁感应现象的发现,推动了经济和社会的发展,也体现了自然规律的和谐的对称美。
4.对电磁感应的理解:电和磁之间有着必然的联系,电能生磁,磁也一定能够生电,但磁生电是有条件的,只有变化的磁场或相对位置的变化才能产生感应电流,磁生电表现为磁场的“变化”和“运动”。
引起电流的原因概括为五类:① 变化的电流。
② 变化的磁场。
③ 运动的恒定电流。
④ 运动的磁场。
⑤ 在磁场中运动的导体。
5.磁通量:闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,即Φ,θ为磁感线与线圈平面的夹角。
6.对磁通量Φ的说明:虽然闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,但是当磁场与闭合电路的面积不垂直时,磁感应强度也有垂直闭合电路的分量磁感应强度垂直闭合电路面积的分量。
7.产生感应电流的条件:一是电路闭合。
二是磁通量变化。
8.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
9.楞次定律的理解:① 感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反,只是在原磁场的磁通量增大时两者才相反;在磁通量减小时,两者是同样。
电磁感应的知识点大全总结一、电磁感应的基本原理电磁感应的基本原理是在磁场发生变化时,就会产生感应电流或感应电动势。
这一原理是基于麦克斯韦方程组和洛伦兹力的相互作用来解释的。
当磁场的变化引起了电流的变化时,就产生了感应电动势;而当感应电流通过导线时,就会在导体内产生感应电磁场。
这一原理是电磁学的基础之一,对于理解电磁现象具有重要意义。
二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述磁场变化引起感应电动势的定律,由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出。
法拉第定律主要有两个核心内容:一是当磁通量的变化率不为零时,就会在闭合导体回路中产生感应电动势;二是感应电动势的大小与磁通量变化率成正比,方向由楞次定律确定。
法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要定律,对于理解感应电动势的产生规律具有重要意义。
三、感应电动势感应电动势是指磁通量的变化导致感应电流产生,从而在导体中产生电动势的现象。
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,方向由楞次定律确定。
感应电动势是电磁感应现象的重要表现形式,对于理解磁场与电流的相互作用具有重要意义。
感应电动势的产生可以通过安培环路定理和法拉第定律进行定量分析,是电磁学中的重要概念。
四、自感和互感自感和互感是与感应电动势相关的两个重要概念。
自感是指导体中的感应电流产生感应电磁场,从而对自身产生感应电动势的现象;而互感是指导体中的感应电流产生感应电磁场,从而对其他导体产生感应电动势的现象。
自感和互感是电磁学中的重要概念,对于理解感应电动势的产生规律和电磁场的相互作用具有重要意义。
五、电磁感应的应用电磁感应现象是电磁学中的重要概念,具有许多重要的应用。
其中最重要的应用之一是变压器。
变压器利用电磁感应现象来实现电能的传输和功率的调节,是电力传输和能源转换中的重要设备。
另一个重要的应用是感应电动机和感应发电机,利用电磁感应现象将电能和机械能进行转换,是工业生产和能源利用中的重要设备。
电磁感应知识点总结高三电磁感应知识点总结电磁感应是物理学中的重要概念,对于高三学生来说尤为重要。
本文将对电磁感应的相关知识进行总结和讨论。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应的基础定律之一。
它表明:当一个电导体回路中的磁通量发生变化时,回路中就会产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁通量的变化率成正比,并且与导体的回路长度有关。
二、楞次定律楞次定律是电磁感应中的重要定律,它表明:当一个闭合导体回路中有感应电流产生时,这个感应电流所产生的磁场会阻碍原来导致它产生的磁场的变化。
三、互感现象互感现象是指在两个或更多的线圈之间,当一个线圈中的电流发生变化时,会在其他线圈中感应出电动势。
互感现象是变压器工作的基础原理。
四、自感现象自感现象是指在一个线圈中,当通过该线圈的电流发生变化时,会在线圈本身产生感应电动势。
自感现象是电感器件的基础原理。
五、涡流涡流是指当金属材料被磁场穿过时,会在金属中产生感应电流。
涡流的存在会导致磁场能量的损耗,因此在一些工程中需要采取措施来减小涡流的损失。
六、电动势的计算在实际问题中,计算电动势是非常重要的。
根据法拉第电磁感应定律,电动势可以通过磁通量变化率来计算。
同时,应该注意到导体的形状和方向对电动势的影响。
七、电感与电感系数电感是指导体中储存磁场能量的能力,通常用亨利(H)作为单位。
电感与电感系数有关,电感系数是指单位长度导体上的电感。
八、变压器变压器是电磁感应应用的典型例子。
它由两个或多个线圈组成,通过电磁感应原理使得输入线圈中的电流变压。
变压器在电能传输和电子设备中起着重要作用。
九、感应加热感应加热是利用电磁感应原理实现加热的一种方法。
在感应加热中,通过交变电流在导体内产生涡流,由涡流的电阻热效应将电能转化为热能,从而加热导体。
结语电磁感应是物理学中的重要知识,应用广泛而深入。
掌握电磁感应的相关知识将对高三学生的物理学习和应试有很大的帮助。
希望本文的知识总结能够对你的学习有所帮助。
第十二章电磁感应现象章末总结【要点归纳】一、楞次定律的理解和应用1.楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题,它涉及到两个磁场,感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场),前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系,而是前者“阻碍”后者“变化”的关系.2.对“阻碍的理解”(1)阻碍原磁场的变化.“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转.(2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流.(3)阻碍不是相反,当原磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动.(4)由于“阻碍”,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其他形式的能量转化为电能,因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现.3.运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”.①明确原磁场:弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况.②确定感应磁场:即根据楞次定律中的“阻碍”原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向.③判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.二、电磁感应中的力学问题通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用,从而引起导体速度、加速度的变化.(1)基本方法①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电流的方向和感应电动势的大小.②求出回路中电流的大小.③分析研究导体受力情况(包括安培力,用左手定则确定其方向)④列出动力学方程或者平衡方程求解.感应电流→感应电流→通电导体受到安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化,周而复始的循环,循环结束时,加速度为零,导体达稳定状态,速度达到最值.三、电磁感应中的电路问题在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路相当于电源.解决电路问题的基本方法:①用法拉第电磁感应定律或楞次定律确定感应电动势的大小和方向.②画出等效电路图.③运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质,电功率等公式进行求解.四、电磁感应中的图象问题电磁感应中常常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、安培力或外力随时间变化的图象.这些图象问题大体上可以分为两类:①由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象.②由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量.不管是何种类型,电磁感应中的图象问题往往需要综合右手定则、左手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决.五、电磁感应中的能量问题电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功,此过程中,其它形式的能量转化为电能,“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其它形式的能转化为电能.当感应电流通过用电器时,电能又转化为其它形式的能量,安培力做功的过程,是电能转化为其它形式的能的过程,安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能量.【考点整合】【考点一】楞次定律的应用【典型例题1】置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连.套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,如图所示.导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中.下列说法正确的是()A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向右运动B.圆盘顺时针匀速转动时,ab棒将向右运动C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动D.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向左运动【解析】由右手定则知,圆盘顺时针加速转动时,感应电流从圆心流向边缘,线圈A 中产生的磁场方向向下且磁场增强.由楞次定律知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则知,ab棒中感应电流方向由a→b.由左手定则知,ab棒受的安培力方向向左,将向左运动,故A错误;同理B、D错误,C正确.【答案】 C【考点二】电磁感应中的图象问题【典型例题2】如图所示,CAD是固定在水平面上的用一硬导线折成的V形框架,∠A=θ.在该空间存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.框架上的EF是用同样的硬导线制成的导体棒,它在水平外力作用下从A点开始沿垂直EF方向以速度v水平向右匀速平移.已知导体棒和框架始终接触良好且构成等腰三角形回路,导线单位长度的电阻均为R,框架和导体棒均足够长.则下列描述回路中的电流I和消耗的电功率P随时间t变化的图象中正确的是()【解析】 由几何知识可知,导体棒切割磁感线的有效长度为L =2vt tan θ2,回路的总电阻R 总=(1sin θ2+1)·LR ,感应电动势E =BLv ,则回路中的电流I =Bv R (1sin θ2+1),回路消耗的电功率P =EI =2B 2v 3tan θ2R (1sin θ2+1)t ,故选项A 、D 正确,选项B 、C 错误. 【答案】 AD【考点三】 电磁感应中的动力学和能量的综合问题【典型例题3】发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性.直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景.在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN 、PQ 固定在水平面内,相距为L ,电阻不计.电阻为R 的金属导体棒ab 垂直于MN 、PQ 放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v (v 平行于MN )向右做匀速运动.图1轨道端点MP 间接有阻值为r 的电阻,导体棒ab 受到水平向右的外力作用.图2轨道端点M 、P 间接有直流电源,导体棒ab 通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I .(1)求在Δt 时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能.(2)从微观角度看,导体棒ab 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用.为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷.a .请在图3(图1的导体棒ab )、图4(图2的导体棒ab )中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图.b .我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,导体棒ab 中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图2“电动机”为例,通过计算分析说明.【解析】 (1)题图1中,电路中的电流I 1=BLv R +r棒ab 受到的安培力F 1=BI 1L在Δt 时间内,“发电机”产生的电能等于棒ab 克服安培力做的功E 电=F 1·v Δt =B 2L 2v 2Δt R +r题图2中,棒ab 受到的安培力F 2=BIL在Δt 时间内,“电动机”输出的机械能等于安培力对棒ab 做的功E 机=F 2·v Δt =BILv Δt .(2)a.如图甲、乙所示.b .设自由电荷的电荷量为q ,沿导体棒定向移动的速率为u .如图乙所示,沿棒方向的洛伦兹力f 1′=qvB ,做负功W 1=-f 1′·u Δt =-qvBu Δt垂直棒方向的洛伦兹力f 2′=quB ,做正功W 2=f 2′·v Δt =quBv Δt所以W 1=-W 2,即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零.f 1′做负功,阻碍自由电荷的定向移动,宏观上表现为“反电动势”,消耗电源的电能;f 2′做正功,宏观上表现为安培力做正功,使机械能增加.大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将电能转化为等量的机械能,在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到“传递”能量的作用.【答案】 见解析【考点四】 电磁感应中的在间断磁场中动力学和能量的综合问题【典型例题4】 如图所示,半径为L 1=2 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B 1=10πT .长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a 端沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω=π10rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R 1=R ,滑片P 位于R 2的正中央,R 2的总阻值为4R ),图中的平行板长度为L 2=2 m ,宽度为d =2 m .图示位置为计时起点,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0=0.5 m/s 向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B 2,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求:(1)在0~4 s 内,平行板间的电势差U MN ;(2)带电粒子飞出电场时的速度;(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场,则磁感应强度B 2应满足的条件.【解析】 (1)金属杆产生的感应电动势恒为E =12B 1L 21ω=2 V 由电路的连接特点知:E =I ·4RU 0=I ·2R =E 2=1 V ,T 1=2πω=20 s 由右手定则知:在0~4 s 时间内,金属杆ab 中的电流方向为b →a ,则φa >φb 则在0~4 s 时间内,φM <φN ,U MN =-1 V .(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动,在0~T 12时间内水平方向L 2=v 0·t 1 t 1=L 2v 0=4 s<T 12竖直方向d 2=12at 21,a =Eq m ,E =U d,v y =at 1 得q m=0.25 C/kg ,v y =0.5 m/s 则粒子飞出电场时的速度v =v 20+v 2y =22m/s tan θ=v y v 0=1,所以该速度与水平方向的夹角θ=45°. (3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由B 2qv =m v 2r 得r =mv B 2q由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知,2r >d 时离开磁场后不会第二次进入电场,即B 2<2mv dq=2 T. 【答案】 (1)-1 V (2)22 m/s 与水平方向成45°夹角 (3)B 2<2 T 【考点五】 动量在电磁感应中的应用【典型例题5】(2022•四川成都市高三下学期二模)如图,两根足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平面上,所在空间有方向垂直于水平面、磁感应强度为B 的范围足够大的匀强磁场,导轨的间距为L ,电阻不计;导轨上静置两根长度均为L 的导体棒PQ 和MN ,其中PQ 的质量为2m 、阻值为R ,MN 的质量为m 、阻值为2R 。
§12.1 电磁感应的基本规律 一、电动势电动势:非静电力把单位正电荷从负极通过电源内部搬移到正极所做的功。
k d E l ε+-≡⋅⎰电动势是标量,但具有正方向(电源内部电势升高的方向)。
电动势是表征电源本身性质的物理量,与外电路无关。
二、法拉第电磁感应定律只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,此回路中就会有电流产生。
由磁通量的变化所引起的回路电流称为感应电流。
在电路中有电流通过,说明这个电路中存在电动势,由磁通量的变化所产生的电动势称为感应电动势。
实验表明,感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值,这就是法拉第电磁感应定律。
在国际单位制中,有其中Φ为磁通量SΦB dS =⋅⎰,负号表示感应电动势总是反抗磁通量的变化,由楞次定律说明。
电动势方向的判断:(1)先在所给回路中选定方向d l,并用右手判断出回路所构成的积分面的法线方向n ;(2)根据给出的磁场方向判断出磁通量的正负,B 与n夹角小于90度时0Φ>,B 与n 夹角大于90度时0Φ<;(3)若磁感应强度在回路中增大,则d dt Φ与Φ同号,若减小,则异号;(4)进一步判断d d Φtε=-的正负,若0ε>则电动势方向与d l 相同,若0ε<则电动势方向与d l相反。
对于N 圈导线,则把Φ换成N ψ=Φ(磁通链数),则电动势为d d ΦN tε=-。
若闭合回路的电阻为R , 则感应电流1d d ii ΦI RR tε==-在Δt 时间内,通过回路的感应电荷()21i 121d t t q I t ΦΦR==-⎰ 感应电流与回路中磁通量随时间的变化率有关;感应电荷只与回路中磁通量的变化量有关。
三、楞次定律闭合回路中感应电流的方向,总是使得它自身所产生的磁通量反抗引起感应电流的磁通量的变化。
§12.2 动生电动势与感生电动势引起磁通量变化的原因:(d ,d S Φk ΦB dS tε=-=⋅⎰ )(1)动生电动势:稳恒磁场中的导体运动, 或者回路面积变化、取向变化等(变S );(2)感生电动势:导体不动, 磁场变化(变B )。