高中物理电磁感应知识点汇总
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磁场1.磁场:磁场是存在于磁体、电流周围的一种物质(1)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流有力的作用.(2)磁场方向的三种判断方法:a.小磁针N极受力的方向。
b.小磁针静止时N极的指向。
c.磁感线的切线方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,磁感线上某一点的切线方向也表示该点的磁场方向。
曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交,不相切。
(3)几种典型磁场的磁感线的分布: 右手螺旋定则判定通电直导线、环形电流、通电螺线管周围的磁场分布①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度L 的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A·m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向。
(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比。
(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向。
4.磁场力:F=BILsinθ(θ为B与I的夹角),只要求B∥I,B⊥I两种情况;注意:只有电流和磁场之间有一定夹角时,磁场力才不为0。
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。
(3)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。
3.★楞次定律(1)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。
楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。
(2)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。
③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”。
④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种:①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。
★★★★4.法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
表达式E=nΔΦ/Δt当导体做切割磁感线运动时,其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。
高中物理:磁场电磁感应知识点总结
一、磁场:
1、磁场定义:磁场是一种能够使磁体产生旋转矩力,使磁性物体运动的空间性质。
2、磁场的表示:磁场的大小和方向可以用一个向量来表示,其中,磁场强度表示磁
场的大小;而磁场方向代表磁场的传输路线。
3、磁场的性质:磁场具有外力的作用,它能够对磁性物体施加力,使磁性物体运动;而非磁性物体则不受磁场的影响。
此外,磁场还可以产生电能,为机器提供动力。
二、电磁感应:
1、电磁感应定义:电磁感应指一种电场中存在的磁场和受磁场作用时产生的动作矩。
2、电磁感应的原理:电磁感应的原理是,当一个磁体在电场中存在时,会产生一个
磁场,当另一个电体接近时,会受到这个磁场的作用,产生一个磁力矩,从而引起电体的
变动。
3、电磁感应在实际应用中的作用:电磁感应是电气技术和电工技术中一种重要的基础,电磁感应在实际应用中主要应用于发电、电机、变压器和直流主动电动机等方面。
电磁感应(磁生电)第一部分电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.2.定义式:Φ=BS.说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向B的夹角.3.磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.4.5.6.(1)(2)(3)1.2.表述表述3.合,源.1.,大拇指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.3.判断感应电流方向的思路:用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,如下:根据原磁场(Φ原方向及ΔΦ情况) 确定感应磁场(B感方向) 判断感应电流(I感方向).重点题型汇总一、磁通量及其变化的计算:由公式Φ=BS计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点:1、此公式只适用于匀强磁场。
2、式中的S 是与磁场垂直的有效面积3、磁通量Φ为双向标量,其正负表示与规定的正方向是相同还是相反4、磁通量的变化量ΔΦ是指穿过磁场中某一面的末态磁通量Φ2与初态磁通量Φ1的差值, 即ΔΦ=|Φ2-Φ1|. 【例】 面积为S 的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中(磁场区域足够大),磁场方向与线框平面成θ角,如图9-1-1所示,当线框以ab 为轴顺时针转90过程中,穿过 abcd 的磁通量变化量ΔΦ= .【解析】设开始穿过线圈的磁通量为正,则在线框转过900的过程中,穿过线圈的磁量为:ΔΦ【答案】通量为正 :楞次定律A.a → C.先b,其极。
1.法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.公式:n t∆ΦE =∆公式理解:① 上式适用于回路中磁通量发生变化的情形,回路不一定闭合.② 感应电动势E 的大小与磁通量的变化率成正比,而不是与磁通量的变化量成正比,更不是与磁通量成正比. 要注意t∆Φ∆与ΔФ和Φ三个量的物理意义各不相同,且无大小上的必然关系.③ 当∆Φ由磁场变化引起时, t ∆∆Φ常用t B S ∆∆来计算;当∆Φ由回路面积变化引起时,t∆∆Φ常用t S B ∆∆来计算.图9-1-3④ 由tnE ∆∆Φ=算出的是时间t ∆内的平均感应电动势,一般并不等于初态与末态电动势的算术平均值. ⑤ n 表示线圈的匝数,可以看成n 个单匝线圈串联而成。
高中物理知识点总结电磁感应
电磁感应: 1. 感应电动势:当静止的磁通线沿着一个电流通道移动时,会产生一个电动势; 2. 电感:电感是指在一个电路中,磁场变化引起的电动势; 3. 电感耦合:当两个电路相连时,它们之间的磁感耦合,使得磁场可以在两者之间传播; 4. 交流电的感应电流:当一个静止的磁通线沿着一个有电流的线路移动时,会产生一个和该电流周期性变化的电流; 5. 磁通闭环:将电流回路的一端,用一个磁通线或线圈绕制成一个闭环,就形成了一个磁通闭环; 6. 晶体管的感应原理:晶体管是由磁感耦合原理来实现信号放大的; 7. 电磁共振:当一个电流通过一个磁感耦合的电路时,会出现电磁共振的现象,即磁场的能量在电路的两端交替传递。
电磁感应高中物理知识点1. 电磁感应的基本概念电磁感应是指当导体相对于磁场运动或磁场的强度发生变化时,会在导体中产生感应电动势和感应电流的现象。
电磁感应是电磁学的重要基础,具有广泛的应用。
2. 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重要定律。
它的表达式为:感应电动势的大小与导体中磁场的变化率成正比。
3. 磁通量和磁感应强度磁通量表示磁场穿过某个面积的数量,用符号Φ表示,单位为韦伯(Wb)。
磁感应强度表示单位面积上的磁通量,用符号B表示,单位为特斯拉(T)。
4. 楞次定律和楞次圈定律楞次定律是描述电磁感应中电流方向的定律。
根据楞次定律,感应电流会产生一个磁场,其方向与原磁场相反。
楞次圈定律是描述电磁感应中感应电动势的方向的定律。
根据楞次圈定律,感应电动势的方向使得感应电流产生一个磁场,其磁场的方向与原磁场相反。
5. 弗莱明右手定则弗莱明右手定则是判断电流在磁场中受力方向的定则。
根据该定则,当右手大拇指指向电流方向,四指指向磁场方向时,手掌所指方向就是电流受力方向。
6. 涡流和涡流损耗涡流是指在导体中由于磁场的变化而产生的感应电流。
涡流会在导体内部产生能量损耗,称为涡流损耗。
涡流损耗的大小与导体特性、磁场强度、频率等因素有关。
7. 互感和自感互感是指两个或多个线圈之间由于磁场的相互作用而产生感应电动势的现象。
互感的大小与线圈的匝数、磁场强度等因素有关。
自感是指线圈中自身磁场变化所产生的感应电动势。
自感的大小与线圈的匝数、磁场强度等因素有关。
8. 电磁感应的应用电磁感应在生活和工业中有广泛的应用,如变压器、电动机、发电机、电磁感应炉等。
它们的原理都是利用电磁感应现象。
以上是电磁感应的高中物理知识点的简要介绍。
电磁感应是电磁学中的重要概念,对于理解电磁现象和应用具有重要意义。
希望这份文档能对你有所帮助!。
高中物理:电磁感应知识点归纳一、电磁感应的发现1.“电生磁”的发现奥斯特实验的启迪:丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转,即电流的磁效应2.“磁生电”的发现(1)电磁感应现象的发现法拉第根据他的实验,将产生感应电流的原因分成五类:①变化的电流;②变化的磁场;③运动中的恒定电流;④运动中的磁铁;⑤运动中的导线。
(2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的条件,开辟了人类的电气化时代。
二、感应电流产生的条件1. 探究实验实验一:导体在磁场中做切割磁感线的运动实验二:通过闭合回路的磁场发生变化2. 感应电流产生的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生三、感应电动势1. 定义:由电磁感应产生的电动势,叫感应电动势。
产生电动势的那部分导体相当于电源。
2. 产生条件:只要穿过电路的磁通量发生变化,无论电路是否闭合,电路中都会有感应电动势。
3. 方向判断:在内电路中,感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极,跟内电路中的电流的方向一致。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
【关键一点】感应电流的产生需要电路闭合,而感应电动势的产生电路不一定需要闭合四、法拉第电磁感应定律1. 定律内容:感应电动势的大小,跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。
2. 表达式:说明:①式中N为线圈匝数,是磁通量的变化率,注意它与磁通量以及磁通量的变化量的区别。
②E与无关,成正比③在图像中为斜率,所以斜率的意义为感应电动势五、导体切割磁感线时产生的电动势公式中的l为有效切割长度,即导体与v垂直的方向上的投影长度.图中有效长度分别为:甲图:l=cdsin β(容易错算成l=absin β).乙图:沿v1方向运动时,l=MN;沿v2方向运动时,l=0.丙图:沿v1方向运动时,沿v2方向运动时,l=0;沿v3方向运动时,l=R.六、右手定则1. 内容:将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢的四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线从手心穿入,大拇指指向导体运动方向,这时四指的指向就是感应电流的方向,也就是感应电动势的方向2. 适用情况:导体切割磁感线产生感应电流七、楞次定律1.内容: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。
高二物理必修三电磁感应知识点电磁感应是物理学中的一个重要概念,是指由磁场的变化引起的感应电流或感应电动势。
电磁感应在我们日常生活中有着广泛的应用,例如发电机、变压器等。
下面将介绍高二物理必修三中的相关电磁感应知识点。
一、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定律。
它的表达式如下:ε = - N ∆Φ/∆t其中,ε表示感应电动势,N表示线圈匝数,∆Φ表示磁通量的变化量,∆t表示时间的变化量。
二、感应电动势的方向根据“左手定则”,我们可以确定感应电动势的方向。
左手握住导线,拇指指向运动方向,其他四指弯曲的方向即为感应电流的方向。
三、自感和互感自感是指磁场变化时,线圈自身感应出的感应电动势。
互感是指线圈之间的磁场相互影响而产生的感应电动势。
四、楞次定律楞次定律描述了感应电流的方向,根据楞次定律,感应电流的方向总是阻碍引起它产生的磁场的变化。
五、电感电感是指电流在闭合线路内感应自生电动势的能力。
它的单位是亨利,常用的符号是L。
电感和线圈匝数、磁通量以及线圈的几何尺寸有关。
六、互感系数互感系数是用来描述两个线圈之间互相影响程度的物理量。
两个线圈的互感系数越大,它们之间的互感效应就越强。
七、电磁感应的应用1. 发电机:通过恒定的磁场和旋转的线圈,将机械能转化成电能。
2. 变压器:利用电磁感应的原理,改变交流电的电压和电流。
3. 电磁感应炉:利用感应电流的热效应,将电能转化为热能,用于熔炼和加热等工艺。
4. 感应电动机:利用交变磁场在导体内产生感应电流,使电动机转动。
以上是关于高二物理必修三电磁感应的相关知识点。
通过学习和理解这些知识,我们可以更好地理解电磁感应的原理和应用。
电磁感应是现代社会中不可或缺的一部分,它在工业、交通、通信等各个领域都有着广泛的应用,对我们的生活产生着深远的影响。
希望通过本文的介绍,能为大家对电磁感应有更深入的认识和理解。
电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.(1)利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。
(2)由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流。
物理模型上下移动导线AB,不产生感应电流左右移动导线AB,产生感应电流原因:闭合回路磁感线通过面积发生变化不管是N级还是S级向下插入,都会产生感应电流,抽出也会产生,唯独磁铁停止在线圈力不会产生原因闭合电路磁场B发生变化开关闭合、开关断开、开关闭合,迅速滑动变阻器,只要线圈A中电流发生变化,线圈B就有感应电流二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件:闭合电路.......。
....中磁通量发生变化2、产生感应电流的常见情况 .(1)线圈在磁场中转动。
(法拉第电动机)(2)闭合电路一部分导线运动(切割磁感线)。
(3)磁场强度B变化或有效面积S变化。
(比如有电流产生的磁场,电流大小变化或者开关断开)3、对“磁通量变化”需注意的两点.(1)磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。
(2)“运动不一定切割,切割不一定生电”。
导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)“阻碍”的含义.从阻碍磁通量的变化理解为:当磁通量增大时,会阻碍磁通量增大,当磁通量减小时,会阻碍磁通量减小。
从阻碍相对运动理解为:阻碍相对运动是“阻碍”的又一种体现,表现在“近斥远吸,来拒去留”。
(3)“阻碍”的作用.楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的反映,在克服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化成电能。
(4)“阻碍”的形式.1.阻碍原磁通量的变化,即“增反减同”。
2.阻碍相对运动,即“来拒去留”。
3. 使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”。
高中物理重点——电磁感应知识点及练习一、电磁感应基本概念1. 电磁感应的基本原理2. 法拉第电磁感应定律3. 洛伦兹力的概念练习题:1. 一根长度为20 cm 的导线以10 m/s 的速度进入一个磁感应强度为0.5 T 的匀强磁场中,导线的两端产生的感应电动势为多少?答案:1 V2. 一个载流导体绕着垂直于磁场方向的轴旋转,导体两端产生的感应电动势的大小为导体长度乘以什么?答案:磁感应强度3. 当磁通量密度变化率为200 T/s 时,一个线圈内部产生的感应电动势为20 V,此时线圈中的匝数为多少?答案:100二、法拉第电磁感应定律应用1. 电动势的方向和大小2. 电磁感应的应用:感应电流和感应电磁铁3. 磁场中的动生电现象:电磁感应现象和劳埃德力练习题:1. 一个长度为25 cm 的导体被放置在一个磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中,且在导体的两端施加一共 2 A 的电流,求该导体受到的安培力大小为多少?答案:0.25 N2. 在一个长度为10 cm 的导体内部施加一个0.5 T 的磁场,导体稳定地保持在匀强磁场中,当导体的长度与磁场的夹角为30 度时,导体内部的自感系数为多少?答案:0.00125 H3. 一个宽度为10 cm,长度为20 cm,大约0.5 毫米厚的铜片在磁感应强度为0.1 T 的恒定磁场中以 5 m/s 的速度向下运动,求铜片两端感应的电动势大小为多少?答案:1 V三、电磁感应现象与电磁波1. 电磁波的基本特征和传播方式2. 波长和频率的关系及其应用3. 电磁波的反射、折射和衍射现象练习题:1. 某广播电台的发射频率为100 MHz,求其波长的大小为多少?答案:3 m2. 一台微波炉的工作频率为2.45 GHz,求其波长的大小为多少?答案:0.12 m3. 一个频率为500 MHz 的电磁波垂直入射到一种材质中,该材质的折射率为 1.5,求折射后的电磁波的频率为多少?答案:333.3 MHz总结:电磁感应是高中物理中的重要知识点,包括电磁感应的基本概念、法拉第电磁感应定律应用以及电磁感应现象与电磁波等内容。
电磁感应(磁生电)第一部分电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.2.定义式:Φ=BS.说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向B的夹角.3.磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.4.单位:韦伯,符号:Wb.5.磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.6.磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.(1) 磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS.(2) 磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S.(3) 磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1.二、电磁感应现象1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种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。
2.产生感应电流的条件:表述1:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.表述2:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.3.产生感应电动势的条件:穿过电路的磁通量发生变化。
理解:电磁感应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.说明:产生感应电动势的那部分导体相当于电源.三、感应电流方向的判断1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,大拇指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.3.判断感应电流方向的思路:用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,如下:根据原磁场(Φ原方向及ΔΦ情况) 确定感应磁场(B 感方向) 判断感应电流(I 感方向).重点题型汇总一、磁通量及其变化的计算:由公式Φ=BS 计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点:1、此公式只适用于匀强磁场。
2、式中的S 是与磁场垂直的有效面积3、磁通量Φ为双向标量,其正负表示与规定的正方向是相同还是相反4、磁通量的变化量ΔΦ是指穿过磁场中某一面的末态磁通量Φ2与初态磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=|Φ2-Φ1|.【例】 面积为S 的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中(磁场区域足够大),磁场方向与线框平面成θ角,如图9-1-1所示,当线框以ab 为轴顺时针转900过程中,穿过 abcd 的磁通量变化量ΔΦ= .【解析】设开始穿过线圈的磁通量为正,则在线框转过900的过程中,穿过线圈的磁通量是由正向BSsin θ减小到零,再由零增大到负向BScos θ,所以,磁通量的变化量为:ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScos θ-BSsin θ=-BS(cos θ+sin θ)【答案】-BS(cos θ+sin θ)【点拨】磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负.穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量.二、感应电流方向的判定:方法一:右手定则(部分导体切割磁感线)。
方法二:楞次定律【例】某实验小组用如图9-1-3所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( D )A.a →○G →bB.先a →○G →b,后b →○G →aC.先b →○G →aD.先b →○G →a,后a →○G →b 第二部分 法拉第电磁感应定律一、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,产生感应电动势的那部分图9-1-3图9-1-1导体相当于电源,其电阻相当于电源内电阻.电动势是标量,感应电动势的方向就是电源内部电流的方向,由电源的负极指向电源的正极。
二、感应电动势的大小1.法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.公式:n t ∆ΦE =∆公式理解:① 上式适用于回路中磁通量发生变化的情形,回路不一定闭合.② 感应电动势E 的大小与磁通量的变化率成正比,而不是与磁通量的变化量成正比,更不是与磁通量成正比. 要注意t ∆Φ∆与ΔФ和Φ三个量的物理意义各不相同,且无大小上的必然关系.③ 当∆Φ由磁场变化引起时,t ∆∆Φ常用t B S ∆∆来计算;当∆Φ由回路面积变化引起时,t∆∆Φ常用t S B ∆∆来计算. ④ 由tn E ∆∆Φ=算出的是时间t ∆内的平均感应电动势,一般并不等于初态与末态电动势的算术平均值.⑤ n 表示线圈的匝数,可以看成n 个单匝线圈串联而成。
2. 导体切割磁感线产生的感应电动势公式:θsin Blv E =,对公式的理解如下:① 公式只适用于一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势的计算,其中L 是导体切割磁感线的有效长度,θ是矢量B 和v 方向间的夹角,且L 与磁感线保持垂直(实际应用中一般只涉及此种情况).② 若θ=900,即B ⊥v 时,公式可简化为E=BL v ,此时,感应电动势最大;若θ=00,即B ∥V时,导体在磁场中运动不切割磁感线,E=0.③ 若导体是曲折的,则L 应是导体的有效切割长度,即是导体两端点在B 、v 所决定平面的垂线上的投影长度.④ 公式E=BL v 中,若v 为一段时间内的平均速度,则E 亦为这段时间内感应电动势的平均值;若v 为瞬时速度,则E 亦为该时刻感应电动势的瞬时值.⑤ 直导线绕其一端在垂直匀强磁场的平面内转动,产生的感应电动势运用公式E=BL v计算时,式中v 是导线上各点切割速度的平均值,20L v ω+= ,所以ω221Bl v Bl E ==-3. 反电动势:反电动势对电路中的电流起削弱作用.三、几个总结:重点难点解析 一、公式n t ∆ΦE =∆和sin Lv θE =B 的比较 1.E= n t∆∆Φ 求的是回路中Δt 时间内的平均电动势.2.E=BL v sin θ既能求导体做切割磁感线运动的平均电动势,也能求瞬时电动势.v 为平均速度,E 为平均电动势;v 为 瞬时速度,E 为瞬时电动势.其中L 为有效长度.(1)E=BL v 的适用条件:导体棒平动垂直切割磁感线,当速度v 与磁感线不垂直时,要求出垂直于磁感线的速度分量. (2)122L ωE =B 的适用条件:导体棒绕一个端点垂直于磁感线匀速转动切割磁感线. (3)E=nBS ωsin ωt 的适用条件:线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴从中性面开始转动,与轴的位置无关.若从与中性面垂直的位置开始计时,则公式变为E=nBS ωcos ωt3.公式n t ∆ΦE =∆和E=BL v sin θ是统一的,前者当Δt →0时,E 为瞬时值,后者v 若代入平均速度v ,则求出的是平均值.一般说来,前者求平均感应电动势更方便,后者求瞬时电动势更方便.二、Ф、ΔФ、ΔФ/Δt 三者的比较【例】一个200匝、面积为20cm 2的线圈,放在磁场中, 磁场的方向与线圈平面成300角, 若磁感应强度在0.05s 内由0.1T 增加到0.5T ,则0.05s 始末通过线圈的磁通量分别为Wb 和 Wb;在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量为 Wb;磁通量的平均变化率为Wb/s;线圈中的感应电动势的大小为 V.【解析】始、末的磁通量分别为: Φ1=B 1Ssin θ=0.1×20×10-4×1/2 Wb=10-4Wb Φ2=B 2Ssin θ=0.5×20X10-4×1/2 Wb=5×10-4Wb磁通量变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=4×10-4 Wb磁通量变化率05.01044-=∆∆Φx t Wb/s=8×10-3Wb/s 感应电动势大小n t ∆ΦE =∆=200×8×10-3V=1.6V 【点拨】Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt 均与线圈匝数无关,彼此之间也无直接联系;感应电动势Ε的大小取决于ΔΦ/Δt 和线圈匝数n,与Φ和ΔΦ无必然联系.三、直导体在匀强磁场中转动产生的感应电动势直导体绕其一点在垂直匀强磁场的平面内以角速度ω转动,切割磁感线,产生的感应电动势的大小为:(1)以中点为轴时 Ε=0(2)以端点为轴时 122L ωE =B (平均速度取中点位置线速度v =ωL/2) (3)以任意点为轴时122()122L L ωE =B -(与两段的代数和不同) 第三部分 互感和自感 涡流一、互感与互感电动势1.互感现象:一个线圈中的电流变化时,所引起的磁场的变化在另一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象.2.互感电动势: 在互感现象中产生的电动势叫做互感电动势.二、自感现象1.自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象.2.自感电动势 (1).定义:在自感现象中产生的电动势,叫做自感电动势.(2).作用:总是阻碍导体中原电流的变化.(3).自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.即当电流增大时,自感电动势阻碍电流增大;当电流减小时,自感电动势阻碍电流减小.(4).自感电动势的大小:Lt ∆I E =∆,自感电动势的大小与电流的变化率成正比,其中L 为自感系数.3.自感系数:自感系数也叫自感或电感. 自感系数L 由线圈本身的特性决定.L 的大小与线圈的长度、线圈的横截面积等因素有关, 线圈越长,单位长度的匝数越多,横截面积越大,自感系数L越大.另外,若线圈中有铁芯,自感系数L会大很多.4.自感现象与互感现象的区别和联系区别: (1) 互感现象发生在靠近的两个线圈间,而自感现象发生在一个线圈导体内部;(2) 通过互感可以把能量在线圈间传递,而自感现象中,能量只能在一个线圈中储存或释放.联系: 二者都是电磁感应现象.通电自感和断电自感的比较【例】如图9-3-6 所示,A、B是两个完全相同的灯泡,L是自感系数较大的线圈,其直流电阻忽略不计.当电键K闭合时,下列说法正确的是( )A.A比B先亮,然后A熄灭B.B比A先亮,然后B逐渐变暗,A逐渐变亮C.A、B一齐亮,然后A熄灭D.A、B一齐亮.然后A逐渐变亮.B的亮度不变【正解】电键闭合的瞬间,线圈由于自感产生自感电动势,其作用相当于一个电源,这样对整个回路而言相当于两个电源共同作用在同一个回路中.两个电源各自独立产生电流,实际上等于两个电流的叠加.根据上述原理可在电路中标出两个电源各自独立产生的电流的方向.图9-3-7a、b是两电源独立产生电流的流向图,C图是合并在一起的电流流向图.由图可知在A 灯处原电流与感应电流反向,故A灯不能立刻亮起来.在B灯处原电流与感应电流同向,实际电流为两者之和,大于原电流,故B灯比正常发光亮(因正常发光时电流就是原电流).随着自感的减弱,感应电流减弱,A灯的实际电流增大,B灯实际电流减少,A灯变亮,B灯变暗,直到自感现象消失,两灯以原电流正常发光,应选B.三、三、涡流1.涡流:当线圈的电流随时间变化时, 线圈附近的任何导体中都会产生感应电流 ,电流在导体内形成闭合回路,很像水的漩涡,把它叫做涡电流, 简称涡流. 特点:整块金属的电阻很小,涡流往往很大.四.电磁阻尼与电磁驱动(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运动,这种现象称为电磁阻尼.(2)电磁驱动:磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力,图9-3-6图9-3-7安培力使导体运动,这种作用称为电磁驱动.注意:电磁阻尼与电磁驱动也是一种特殊的电磁感应现象,原理上都可以用楞次定律解释.五、电磁感应中的能量问题1.电磁感应现象中产生感应电流的过程,实质上是能量的转化过程.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的作用,因此,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,其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量.安培力做功的过程,是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.2.解决这类问题的一般步骤:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向(2)画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率的表达式(3)分析导体机械能的变化,用动能定理或能量守恒关系,得到机械功率的改变所满足的方程。