1.磁通量、电磁感应现象的产生
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第82讲磁通量及产生电磁感应的条件一.知识回顾1.磁通量(1)定义:匀强磁场中,磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,简称磁通。
我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。
(2)公式:Φ=BS。
(3)公式的适用条件:①匀强磁场;②S是垂直磁场方向的有效面积。
(4)单位:韦伯(Wb),1 Wb=1T·m2。
(5)标量性:磁通量是标量,但有正负之分。
磁通量的正负是这样规定的:任何一个平面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿出时磁通量为正,则磁感线从反面穿出时磁通量为负。
(6)物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图所示,矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则:(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos θ或BS3.(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3.(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0.2.磁通量的变化量在某个过程中,穿过某个平面的磁通量的变化量等于末磁通量Φ2与初磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=Φ2-Φ1。
磁通量变化的常见情况变化情形举例磁通量变化量磁感应强度变化永磁体靠近或远离线圈、电磁铁(螺线管)内电流发生变化ΔΦ=ΔB·S有效面积变化有磁感线穿过的回路面积变化闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动,如图ΔΦ=B·ΔS回路平面与磁场夹角变化线圈在磁场中转动,如图磁感应强度和有效面积同时变化弹性线圈在向外拉的过程中,如图ΔΦ=Φ2-Φ1磁通量的变化快慢)磁通量的变化量与发生此变化所用时间的比值,即ΔΦΔt。
4.电磁感应现象与感应电流“磁生电”的现象叫电磁感应,产生的电流叫作感应电流。
5.产生感应电流的条件当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流。
判断感应电流能否产生的思维导图:6.电磁感应现象的两种典型情况(1)闭合导体回路的一部分做切割磁感线运动。
电磁感应的产生原理及应用1. 引言电磁感应现象是电磁学中的一个基本原理,它揭示了磁场与电流之间的相互作用。
本章将详细介绍电磁感应的产生原理及其在实际应用中的各种场景。
2. 电磁感应的产生原理电磁感应现象是由英国科学家迈克尔·法拉第在1831年发现的。
根据法拉第电磁感应定律,当闭合回路中的磁通量发生变化时,回路中就会产生电动势,从而产生电流。
2.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律可以用数学公式表示为:[ = - ]其中,( ) 表示感应电动势,单位是伏特(V);( _B ) 表示磁通量,单位是韦伯(Wb);( ) 表示磁通量随时间的变化率。
2.2 磁通量磁通量是描述磁场穿过某个闭合表面的总量。
它可以用公式表示为:[ _B = B A ]其中,( B ) 表示磁场强度,单位是特斯拉(T);( A ) 表示闭合表面的面积,单位是平方米(m²);( ) 表示磁场线与闭合表面法线之间的夹角。
2.3 感应电动势的方向根据楞次定律,感应电动势的方向总是使得其产生的电流所产生的磁场与原磁场相反。
这就是所谓的“来拒去留”原则。
3. 电磁感应的应用电磁感应现象在生产和生活中有着广泛的应用,下面列举了一些主要的应用领域。
3.1 发电机发电机是利用电磁感应现象将机械能转换为电能的装置。
当导体在磁场中运动时,导体中会产生电动势,从而产生电流。
3.2 变压器变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的设备。
它由两个或多个线圈组成,当交流电流通过主线圈时,会在副线圈中产生感应电动势,从而实现电压的升高或降低。
3.3 感应电炉感应电炉是利用电磁感应原理加热金属的设备。
当交流电流通过线圈时,线圈周围会产生交变磁场,金属工件置于磁场中,会产生感应电流,从而产生热量。
3.4 电磁继电器电磁继电器是利用电磁感应原理实现开关控制的设备。
当电流通过线圈时,产生的磁场会吸引铁芯,从而闭合或断开开关。
3.5 电磁悬浮电磁悬浮是一种利用电磁感应原理使物体悬浮在磁场中的技术。
电磁感应现象的发现及其原理1. 引言电磁感应现象是电磁学领域的基石之一,它的发现标志着人类进入了电气时代。
本篇文章将详细介绍电磁感应现象的发现过程及其原理。
2. 电磁感应现象的发现电磁感应现象的发现要归功于英国科学家迈克尔·法拉第。
在1831年,法拉第经过十年的努力,终于发现了电磁感应现象。
他发现当磁场的强度或方向发生改变时,会在导体中产生电动势,从而产生电流。
3. 电磁感应现象的原理电磁感应现象的原理可以根据法拉第电磁感应定律来解释。
法拉第电磁感应定律表明,闭合导体回路中感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,方向与磁通量的变化率方向相反。
3.1 磁通量磁通量是磁场穿过某一面积的总量。
用符号Φ表示,单位是韦伯(Wb)。
磁通量可以形象地理解为磁场线穿过某一区域的数目。
3.2 磁通量的变化率磁通量的变化率表示磁通量随时间的变化情况。
它可以分为两种:•磁通量的增加:当磁场强度、导体面积或磁场与导体面积的夹角发生变化时,磁通量会增加。
•磁通量的减少:当磁场强度、导体面积或磁场与导体面积的夹角发生变化时,磁通量会减少。
3.3 感应电动势感应电动势是指在电磁感应现象中,导体中产生的电动势。
它的计算公式为:= -其中,ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,t表示时间。
3.4 感应电流当导体中存在感应电动势时,如果导体是闭合的,就会产生感应电流。
感应电流的产生遵循楞次定律,即感应电流的方向总是使得其磁场对原磁场的变化产生阻碍作用。
4. 电磁感应现象的应用电磁感应现象在现代科技领域中有着广泛的应用,以下是一些常见的应用实例:•发电机:通过旋转磁场和固定线圈的方式,将机械能转化为电能。
•变压器:利用电磁感应原理,实现电压的升降转换。
•感应电炉:通过高频电磁场对导体进行加热,广泛应用于金属加工领域。
•无线充电:利用电磁感应原理,实现无线传输电能。
5. 结语电磁感应现象的发现及其原理是电磁学领域的基础知识。
通过对电磁感应现象的研究,人类得以深入了解电磁场的本质,并将其应用于各种科技领域,为人类社会的发展做出了巨大贡献。
电磁感应原理:磁场如何引起电流产生
电磁感应是一种通过磁场引起电流产生的现象,它是由迈克尔·法拉第于1831年首次发现的。
电磁感应的基本原理是磁场的变化可以产生感应电流。
以下是电磁感应的主要原理:
1. 法拉第电磁感应定律:
法拉第电磁感应定律描述了磁场的变化如何引起感应电流。
该定律的表述如下:
当磁场相对于一个导体线圈有变化时,就会在线圈中产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
2. 磁通量:
磁通量是衡量磁场穿过一个表面的量。
它的大小取决于磁场的强度
和表面的面积,用符号Φ表示。
Φ
=
B
⋅
B
Φ=B⋅A
其中,Φ是磁通量,B是磁场的强度,A是表面的面积。
3. 感应电动势的产生:
当磁场相对于导体线圈发生变化,导体内的磁通量也会随之变化。
根据法拉第电磁感应定律,这种变化会在导体中引起感应电动势。
4. 右手定则:
右手定则描述了电流和磁场之间的关系。
当右手的拇指指向磁场方向,食指指向电流方向,中指指向导体的运动方向时,中指所表示的方向即为感应电动势的方向。
5. 感应电流的产生:
感应电动势的产生导致了感应电流的流动。
这个电流的方向由右手定则决定。
6. 应用:
电磁感应是许多电器和设备的基础,如变压器、电动发电机等。
变压器通过电磁感应来改变电压,电动发电机则是通过旋转导体在磁场中产生感应电动势,进而产生电流。
电磁感应原理的重要性在于它为电力工程和电子设备提供了基础,使得能量的转换和传输成为可能。
电磁感应现象的原理一、引言电磁感应现象是电磁学的基础,也是现代工业生产和科学研究中不可或缺的一部分。
它的发现和研究,为人类认识自然、改善生活和推动科技进步提供了重要的理论基础和实践支撑。
本文将从电磁感应现象的定义、基本原理、实验表现形式、相关公式及应用等方面进行全面详细的阐述。
二、电磁感应现象的定义电磁感应现象是指导体内部或周围空间中存在变化的磁场时,导体内部会出现感应电动势,并在导体内产生感应电流的物理现象。
简单来说,就是当导体与变化的磁场相互作用时,会产生电流。
三、电磁感应现象的基本原理1.法拉第定律法拉第定律指出:当导体中有变化的磁通量时,在该导体两端就会产生一个感应电动势。
该定律可以用公式表示为:ε=-dΦ/dt,其中ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,t表示时间。
根据此公式可以得知:当Φ随时间变化率增大时,感应电动势也会增大。
2.楞次定律楞次定律指出:当导体中有变化的磁通量时,所产生的感应电流方向总是使其本身所产生的磁场与变化的磁场方向相反。
这个定律可以用公式表示为:ε=-dΦ/dt,其中ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,t表示时间。
根据此公式可以得知:当Φ随时间变化率增大时,感应电动势也会增大。
3.洛伦兹力洛伦兹力是导体内部产生感应电流时所受到的一种力。
它的大小与导体内部电流、磁场强度和导体长度等因素有关。
当导体内部有感应电流时,该导体就会受到一个方向垂直于磁场和电流方向的力。
这个力可以用公式表示为:F=ILBsinθ,其中F表示洛伦兹力,I表示电流强度,L表示导体长度,B表示磁场强度,θ表示电流与磁场之间的夹角。
四、实验表现形式1.恒定磁场中运动导体实验将一长条金属棒放置在一个恒定磁场中,并使其沿着磁场方向运动。
此时,棒两端会产生感应电动势,并在棒内部产生感应电流。
这个实验可以通过一个示波器来观测到感应电动势和感应电流的变化情况。
2.恒定磁场中静止导体实验将一长条金属棒放置在一个恒定磁场中,并使其保持静止不动。
磁通量、电磁感应现象产生条件一、基础知识 (一)磁通量1、定义:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S 和B 的乘积.2、公式:Φ=BS .适用条件:(1)匀强磁场.(2)S 为垂直磁场的有效面积.3、磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).4、磁通量的意义:(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.(2)同一平面,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一样多时,磁通量为零. (二)电磁感应现象1、电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回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. 2、产生感应电流的条件:表述1:闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动. 表述2:穿过闭合回路的磁通量发生变化. 3、能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能.深化拓展 当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源.(三)电磁感应现象能否发生的判断 1、磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变,回路面积改变; (2)回路面积不变,磁场强弱改变;(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变. 2、判断流程:(1)确定研究的闭合回路.(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ.(3)⎩⎨⎧Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势二、练习1、如图所示,ab是水平面上一个圆的直径,在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,穿过圆面积的磁通量将()A.逐渐变大B.逐渐减小C.始终为零D.不为零,但始终保持不变答案 C解析穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的,因为通电直导线位于圆的正上方,所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等,即磁通量为零,而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化.故C正确.2、试分析下列各种情形中,金属线框或线圈里能否产生感应电流?答案除A外均能产生感应电流3、如图所示,一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C.圆盘在磁场中向右匀速平移D.匀强磁场均匀增加解析只有当圆盘中的磁通量发生变化时,圆盘中才产生感应电流,当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时,圆盘中的磁通量不发生变化,不能产生感应电流,A、C错误;当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时,圆盘中的磁通量发生变化,圆盘中将产生感应电流,B、D正确.答案BD4、如图所示,能产生感应电流的是()答案 B解析A图中线圈没闭合,无感应电流;B图中磁通量增大,有感应电流;C图中导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,也无感应电流;D图中的磁通量恒定,无感应电流.故选B.5、(2012·山东理综·14)下列叙述正确的是()A.法拉第发现了电磁感应现象B.惯性是物体的固有属性,速度大的物体惯性一定大C.牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因D.感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒定律的必然结果答案AD解析电磁感应现象的发现者是法拉第,故选项A正确;惯性是物体本身固有的属性,质量是物体惯性大小的唯一量度,故选项B错误;伽利略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因,故选项C错误;楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的表现,故选项D正确.6、(2012·北京理综·19)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复实验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是()A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同答案 D解析金属套环跳起的原因是开关S闭合时,套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的.线圈接在直流电源上,S闭合时,金属套环也会跳起.电源电压越高,线圈匝数越多,S 闭合时,金属套环跳起越剧烈.若套环是非导体材料,则套环不会跳起.故选项A、B、C错误,选项D正确.7、现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键按如图所示连接.下列说法中正确的是()A.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转答案 A解析电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化,从而使电流计指针偏转,选项A正确;线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间,线圈B的磁通量会发生变化,电流计指针会偏转,选项B错误;电键闭合后,滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动,都会导致线圈A的电流发生变化,使线圈B的磁通量变化,电流计指针都会发生偏转,选项C、D错误.8、如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小C.ab向左运动,同时增大磁感应强度BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)答案 A解析设此时回路面积为S,据题意,磁通量Φ=BS cos θ,对A,S增大,θ减小,cos θ增大,则Φ增大,A正确.对B,B减小,θ减小,cos θ增大,Φ可能不变,B错误.对C,S减小,B增大,Φ可能不变,C错误.对D,S增大,B增大,θ增大,cos θ减小,Φ可能不变,D错误.故只有A正确.9、如图所示,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环.以下判断中正确的是()A.释放圆环,环下落时产生感应电流B.释放圆环,环下落时无感应电流C.释放圆环,环下落时环的机械能守恒D.释放圆环,环下落时环的机械能不守恒答案BC解析由条形磁铁磁场分布特点可知,穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零,所以在环下落的过程中,磁通量不变,没有感应电流,圆环只受重力,则环下落时机械能守恒,故A、D错误,B、C正确.10、如图所示,闭合圆导线线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径.试分析线圈做如下运动时,能产生感应电流的是() A.使线圈在纸面内平动B.使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C.使线圈以ac为轴转动D.使线圈以bd为轴转动答案 D解析使线圈在纸面内平动、沿垂直纸面方向向纸外平动或以ac为轴转动,线圈中的磁通量始终为零,不变化,无感应电流产生;以bd为轴转动时,线圈中的磁通量不断变化,能产生感应电流,所以D选项正确.。
电磁感应基础知识总结【基础知识梳理】一、电磁感应现象1.磁通量(1)概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S和B的乘积。
(2)公式:①二坠。
(3)单位:1Wb=1T・m2。
(4)物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
2.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的现象。
(2)产生感应电流的条件①条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
②特【典例】闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(3)产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合则产生感应电流;如果回路不闭合,则只产生感应电动势,而不产生感应电流。
(4)能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能。
二、楞次定律1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围:适用于一切回路磁通量变化的情况。
(3)楞次定律中“阻碍”的含义£SAAt2.右手定则(1) 内容① 磁感线穿入右手手心。
② 大拇指指向导体运动的方向。
③ 其余四指指向感应电流的方向。
(2) 适用范围:适用于部分导体切割磁感线。
三、法拉第电磁感应定律的理解和应用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。
⑶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⑴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。
A ①(2) 公式:E=njt ,其中n 为线圈匝数。
E(3) 感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路欧姆定律,即1=越。
3.磁通量变化通常有三种方式 (1) 磁感应强度B 不变,垂直于磁场的回路面积发生变化,此时E=nB-(2) 垂直于磁场的回路面积不变,磁感应强度发生变化,此时E=nA^S ,其中普是B —t图象的斜率。
磁通量与电磁感应现象在物理学中,电磁感应现象是指通过磁场的变化产生感应电流的过程。
而磁通量则是用来描述磁场通过某个平面的程度,是磁力线在单位面积上的穿过数量。
本文将探讨磁通量与电磁感应现象的相互关系,并分析其在生活中的应用。
磁通量的概念最早由法国科学家安培提出,他定义磁通量为磁感应强度与垂直于磁感线的有效面积之乘积。
磁通量的单位是韦伯(Wb)。
当磁感线与垂直的平面上的面积A越大,磁通量φ就越大。
这也意味着磁感应线穿过该平面的数量越多。
电磁感应现象是由英国科学家法拉第在19世纪初发现的。
他发现当导体中的磁通量发生变化时,会在导体中产生电流。
这个现象被称为法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量的变化率。
即感应电动势E等于磁通量的变化率dφ/dt。
电磁感应有两种途径,一种是通过磁场变化产生电流,称为自感应;另一种则是通过导体与磁场相对运动产生电流,称为互感应。
无论是自感应还是互感应,磁通量都是起到关键作用的因素。
磁通量与电磁感应现象在日常生活中有着广泛的应用。
其中一个典型的例子是电磁铁。
电磁铁是一种可以产生强磁场的设备,通过开关控制电流的通断,从而改变磁铁的状态。
当电流通过线圈时,会在铁芯中产生磁场。
这个磁场使得铁芯表面的磁通量增加,进而吸引周围的铁磁材料。
这就是电磁铁的工作原理。
另一个应用是感应炉。
感应炉是一种利用电磁感应原理工作的设备,它可以将电能转化为热能。
感应炉中的线圈通电产生的高频电磁场会引起感应体(通常是金属)内部电流的产生。
这种电流在感应体内部形成磁场,并且由于感应体的内部电阻导致电能转化为热能,使感应体加热。
除了实际应用,磁通量与电磁感应现象在物理学研究领域也有着重要作用。
例如,在电磁波的研究中,磁通量的变化率会通过电场变化来产生电磁波。
这种电磁波传播的现象对于我们的通信和无线技术起着至关重要的作用。
总结起来,磁通量和电磁感应现象是物理学中不可忽视的重要概念。
电磁感应:从产生条件到应用探究电磁感应现象是指在电磁场的作用下,导体中的电子发生运动形
成感应电流的现象。
那么,导体中的电子为何会发生运动呢?它的产
生条件主要有以下两点:
1. 必须有变化的磁通量
当导体内部被不断地改变磁通量时,就会出现感应电流。
这是因
为导体内的电子会随着磁通量的变化而受到力的影响,从而形成电流。
2. 导体必须是闭合回路
为了确保感应电流的存在,需要将导体设置成一个闭合回路,这
样才能形成环路电流。
除了了解电磁感应现象的产生条件,我们还可以探究一下它的应用。
广泛应用于发电、电动机、变压器等电力行业,电磁感应也在现
代生活中得到广泛应用,如磁卡、感应式炉具、感应加热器等。
这些
应用都是基于电磁感应现象的原理进行的,在生活中起到了极为重要
的作用。
综上所述,深入了解电磁感应现象的产生条件和应用,可以更好
地掌握电磁学的基础知识,从而更好地应对现代社会的各种挑战。
电磁感应与电磁感应现象电磁感应是电磁学中的一个重要概念,它指的是通过磁场的变化引起电场的产生,或是通过电场的变化引起磁场的产生。
这一现象的研究和应用极大地推动了科学技术的发展。
本文将介绍电磁感应的基本原理、电磁感应现象的实验以及相关应用。
I. 电磁感应的基本原理电磁感应的基本原理建立在法拉第电磁感应定律上。
根据这个定律,当磁通量Φ通过一个线圈发生变化时,线圈中产生感应电动势E,其大小与磁通量变化的速率成正比。
即E=-dΦ/dt。
这意味着磁场的变化可以引起线圈中的电动势。
II. 电磁感应现象的实验为了验证电磁感应现象,科学家们进行了一系列实验。
其中最经典的实验是法拉第传统实验。
在这个实验中,将一个线圈放置在一个磁场中,当通过磁场的磁通量发生变化时,线圈中会产生电动势。
通过连接一个电流表,我们可以测量到产生的感应电流的大小。
另一个常见的实验是使用一个磁铁和一个线圈。
将磁铁靠近或远离线圈时,线圈中会产生电流。
这是因为磁铁的运动改变了线圈中的磁通量,从而产生感应电动势。
III. 电磁感应的应用电磁感应的应用非常广泛,几乎在我们的日常生活中随处可见。
1. 电动发电机电动发电机利用电磁感应原理实现将机械能转化为电能。
通过旋转的励磁装置产生的磁场,可以改变线圈中的磁通量,从而产生感应电动势,进而产生电流。
这种转换提供了我们所使用的大部分电力。
2. 变压器变压器也是电磁感应的应用之一。
变压器通过共享磁力线而在主次线圈之间转换电压和电流的设备。
当主线圈中的电流变化时,它创造和改变磁场,导致在次线圈中产生感应电动势。
3. 电磁感应传感器电磁感应传感器广泛用于测量各种物理量,如温度、湿度、压力等。
传感器中的线圈可以根据外部物理量的变化产生不同的感应电动势,从而实现测量。
4. 感应炉感应炉利用电磁感应产生的感应电流进行加热,可以用于金属熔炼、焊接以及工业生产等领域。
在科学研究和工程技术中,电磁感应现象也有着广泛的应用。
简述生活中的电磁现象
生活中存在许多电磁现象,这些现象涉及到电荷、电流和磁场的相互作用。
下面将简要介绍一些常见的电磁现象,并对其进行拓展。
1. 静电现象:当物体带有过多或过少的电荷时,会引发静电现象。
例如,摩擦橡胶棒后,它会吸引周围的细小物体,这是因为橡胶棒带有静电荷。
静电现象在日常生活中很常见,例如梳头后的静电、摩擦气球后的吸附效应等。
2. 电磁感应现象:当导体中的磁通量发生变化时,会在导体中产生电动势。
这就是电磁感应现象。
例如,在发电机中,通过旋转磁场来改变导线中的磁通量,从而产生电流。
电磁感应现象也是变压器工作的基础。
3. 磁相互作用:磁现象是与电现象紧密相关的。
当电流通过导线时,会产生磁场。
磁场可以使磁铁与其他磁性物体相互吸引或排斥。
这种现象被广泛应用于电动机、扬声器和磁盘驱动器等设备中。
4. 电磁波:电磁波是电场和磁场的传播。
它们包括可见光、无线电波、微波和X射线等。
我们所使用的许多技术都依赖于电磁波的传播,如电视、手机和卫星通信。
5. 电磁辐射:电磁辐射是电磁波在空间中传播的过程。
它包括可见光以外的电磁波,如紫外线、X射线和伽马射线。
虽然这些辐射对人体有一定危害,但它们也被广泛应用于医疗诊断、通信和材料研究等领域。
总而言之,电磁现象在我们的日常生活中无处不在。
它们在能源生产、通信、医疗和科学研究等方面发挥着重要作用。
了解和理解这些现象有助于我们更好地利用电磁力量,并推动技术的发展。
一、电磁感应现象1、磁通量:在匀强磁场中,磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积,叫做穿过这个面的磁通量,即;一般情况下,当平面S不跟磁场方向垂直时,,为平面S在垂直于磁感线方向上的投影。
当磁感线与线圈平面平行时,磁通量为零。
2、产生感应电流的条件可归结为两点:①电路闭合;②通过回路的磁通量发生变化。
3、磁通量是双向标量。
若穿过面S的磁通量随时间变化,以、分别表示计时开始和结束时穿过面S的磁通量的大小,则当、中磁感线以同一方向穿过面S时,磁通量的改变;当、中磁感线从相反方向穿过面S时,磁通量的改变。
4、由于磁感线是闭合曲线,所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零,即=0。
如穿过地球的磁通量为零。
二、法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小1、法拉第电磁感应定律的数学表达式为,它指出感应电动势既不取决于磁通量φ的大小,也不取决于磁通量变化Δφ的大小,而是由磁通量变化的快慢等来决定的,由算出的是感应电动势的平均值,当线圈有相同的n匝时,相当于n个相同的电源串联,整个线圈的感应电动势由算出。
2、公式中涉及到的磁通量Δφ的变化情况在高中阶段一般有两种情况:①回路与磁场垂直的面积s不变,磁感应强度发生变化,则Δφ=ΔBS,此时,式中叫磁感应强度的变化率。
②磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则Δφ=BΔS。
若遇到B和S都发生变化的情况,则。
3、回路中一部分导体做切割磁感线运动时感应电动势的表达式为,式中v取平均速度或瞬时速度,分别对应于平均电动势或瞬时电动势。
4、在切割磁感线情况中,遇到切割导线的长度改变,或导线的各部分切割速度不等的复杂情况,感应电动势的根本算法仍是,但式中的ΔΦ要理解时间内导线切割到的磁感线的条数。
三、疑难辨析:1、对于法拉第电磁感应定律E=应从以下几个方面进行理解:①它是定量描述电磁感应现象的普遍规律,不管是什么原因,用什么方式所产生的电磁感应现象,其感应电动势的大小均可由它进行计算。
电磁感应产生的原因
电磁感应产生的原因
一、引言
电磁感应是指由于磁场的变化而在导体中产生电流的现象。
这一现象被广泛应用于发电、变压器、感应加热等领域。
本文将从物理学角度探讨电磁感应产生的原因。
二、法拉第定律
法拉第定律是描述电磁感应现象的基本定律。
该定律表明,当导体中的磁通量发生变化时,导体内部就会产生一个电动势。
这个电动势大小与磁通量变化率成正比,方向垂直于导体和磁场之间的平面,并遵循右手定则。
三、磁通量变化
为了更好地理解法拉第定律,我们需要先了解什么是磁通量。
在物理学中,磁通量是描述通过一个表面的总磁场强度的数量。
当一个导体在一个恒定的磁场中运动时,它会切割这个磁场线,并使通过它的总
磁通量发生变化。
四、涡旋电场
当导体内部产生了一个电动势时,就会在导体内部形成一个涡旋电场。
这个涡旋电场会使导体内部的自由电子发生移动,从而产生一个电流。
这个电流的大小取决于磁通量变化率以及导体的电阻。
五、感应定理
感应定理是另一个描述电磁感应现象的重要定理。
该定理表明,当一
个导体中有一个变化的磁场时,该导体内部就会产生一个涡旋电场。
这个涡旋电场会使导体内部的自由电子发生移动,并在导体两端产生
一个电势差。
六、总结
综上所述,电磁感应产生的原因是由于磁通量发生变化而在导体中产
生了涡旋电场。
这个涡旋电场会使自由电子发生移动,并在导体两端
产生一个电势差。
通过深入了解这些基本原理,我们可以更好地理解
和应用电磁感应现象。
一、电磁感应现象1、产生感应电流的条件感应电流产生的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
以上表述是充分必要条件。
不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反之,只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。
2、感应电动势产生的条件。
感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。
这里不要求闭合。
无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。
这好比一个电源:不论外电路是否闭合,电动势总是存在的。
但只有当外电路闭合时,电路中才会有电流。
3、关于磁通量变化在匀强磁场中,磁通量Φ=B∙S∙sinα(α是B与S的夹角),磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有:①S、α不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB∙S sinα②B、α不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS∙B sinα③B、S不变,α改变,这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)二、楞次定律1、内容:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.在应用楞次定律时一定要注意:“阻碍”不等于“反向”;“阻碍”不是“阻止”。
A、从“阻碍磁通量变化”的角度来看,无论什么原因,只要使穿过电路的磁通量发生了变化,就一定有感应电动势产生。
B、从“阻碍相对运动”的角度来看,楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释:既然有感应电流产生,就有其它能转化为电能。
又由于感应电流是由相对运动引起的,所以只能是机械能转化为电能,因此机械能减少。
磁场力对物体做负功,是阻力,表现出的现象就是“阻碍”相对运动。
C、从“阻碍自身电流变化”的角度来看,就是自感现象。
自感现象中产生的自感电动势总是阻碍自身电流的变化。
2、实质:能量的转化与守恒.3、应用:对阻碍的理解:(1)顺口溜“你增我反,你减我同”(2)顺口溜“你退我进,你进我退”即阻碍相对运动的意思。
“你增我反”的意思是如果磁通量增加,则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相反。
电磁感应的产生原理电磁感应是指当导体中的磁通量发生改变时,就会在导体中产生感应电动势。
产生感应电动势的原理可以从法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律两个方面进行解释。
首先从法拉第电磁感应定律来看,法拉第电磁感应定律是描述磁场作用于闭合线圈时产生感应电动势的定律。
根据该定律,当闭合线圈中的磁通量发生变化时,线圈中就会产生感应电动势。
磁通量Φ可以通过磁感应强度B与线圈的面积S 之积来表示,即Φ=BS。
当磁感应强度B或线圈的面积S发生变化时,磁通量Φ也会发生变化,从而导致感应电动势的产生。
其次从洛伦兹力定律来看,洛伦兹力定律是描述带电粒子在磁场中受到的力的定律。
根据该定律,当带电粒子以速度v运动时,如果该粒子的速度与磁场的方向垂直,那么该粒子将受到一个垂直于速度和磁场方向的力。
这个力被称为洛伦兹力,其大小与带电粒子的电量q、速度v和磁感应强度B相关,可以表示为F=qvB。
当导体中的电子受到洛伦兹力作用时,将会在导体中产生感应电流,从而产生感应电动势。
综上所述,电磁感应的产生可以通过法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律两个方面解释。
当闭合线圈中的磁通量发生变化时,根据法拉第电磁感应定律,线圈中就会产生感应电动势。
而根据洛伦兹力定律,当导体中的电子受到洛伦兹力作用时,将会在导体中产生感应电流,从而产生感应电动势。
除了法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律,还可以从能量守恒的角度来解释电磁感应的产生。
当磁场中的磁通量发生变化时,磁场做功,此时动能减少。
根据能量守恒定律,失去的动能将会转化为电能,即在导体中产生感应电流和感应电动势。
电磁感应的产生原理是基于磁场与导体中的电子相互作用而产生的。
当导体中的电子受到磁场力的作用时,将会发生加速或减速,并在导体中产生感应电流。
这种相互作用是基于磁场与运动的带电粒子的相互作用而产生的,其中磁场对电子的影响是通过洛伦兹力来实现的。
而感应电动势则是由于导体中的电子受到磁场力的作用和导体的闭合性而产生的。
电磁感应原理电磁感应是指当磁场变化时,会在其周围产生电场,从而诱导出感应电动势的现象。
这一原理被广泛应用于电动机、发电机、变压器等电磁设备中。
本文将介绍电磁感应的基本原理以及其在实际应用中的重要性。
1、电磁感应的基本原理电磁感应的基本原理由法拉第电磁感应定律给出,该定律表明当一个导体在磁场中运动或者磁场的强度发生改变时,导体中会产生感应电动势。
这一现象可以通过下式表示:ε = -dφ/dt其中,ε为感应电动势,φ为磁通量,t为时间。
根据这个定律,我们可以得出以下结论:1.1 磁场变化产生感应电动势当磁场的强度发生变化时,导体中会产生感应电动势。
这一变化可以是由于磁场的强度产生改变,也可以是由于导体与磁场相对运动引起的。
1.2 磁场方向变化产生感应电动势如果磁场的方向发生变化,导体中同样会产生感应电动势。
这说明感应电动势的产生不仅与磁场强度有关,还与磁场的方向变化有关。
1.3 磁场变化速率与感应电动势成正比感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比,即变化越快,感应电动势越大。
这一结论也符合能量守恒定律,即电磁感应是由于磁场对导体做功而引起的。
2、电磁感应的实际应用电磁感应原理在实际应用中有着广泛的应用,下面将介绍几个常见的应用例子。
2.1 发电机发电机是利用电磁感应原理工作的设备,它将机械能转化为电能。
发电机由转子和定子组成,转子通过一个励磁磁场与定子中的线圈相互作用,使得导线中产生感应电动势。
当转子旋转时,导线中的感应电动势就会形成交流电。
2.2 变压器变压器是利用电磁感应原理调整电压的设备。
它是由两个密封的线圈组成,分别称为初级线圈和次级线圈。
当电流通过初级线圈时,会产生一个变化的磁场,从而引起次级线圈中的感应电动势。
通过调整初级线圈和次级线圈的匝数比例,变压器可以实现电压的升降。
2.3 感应炉感应炉是利用电磁感应原理加热物体的设备。
当感应炉通以高频交流电时,会在炉内产生强烈的交变磁场。
当导体放入炉内时,由于电磁感应,导体内部会发生感应电流。
电磁感应产生的原因二级标题 1: 电磁感应的基本概念电磁感应是指当一个闭合电路中的磁通量发生变化时,在电路中产生感应电流的现象。
电磁感应是电磁现象的一种重要表现,其原理是由迈克尔·法拉第在1831年首次提出的。
电磁感应是电磁学的基础理论之一,也是电磁场和电磁波现象的重要基础。
二级标题 2: 引起电磁感应的原因电磁感应的产生与以下几个因素密切相关:三级标题 1: 磁通量的变化磁通量是指在一个闭合线圈中的磁场穿过的总的磁力线数量。
当磁通量发生变化时,根据法拉第电磁感应定律,就会在线圈中产生感应电动势。
磁通量的变化可以通过改变磁场的强度、方向或线圈的位置、面积等因素实现。
三级标题 2: 线圈的导体受到磁场的影响当一个导体放置在磁场中时,由于导体内的自由电子受到磁场的力的作用,自由电子会发生位移,导致导体中产生感应电流。
这是因为磁场的存在引起了导体内的电荷分布不均匀,从而产生了感应电流。
三级标题 3: 导体的运动与磁场的相互作用当一个导体在磁场中运动时,导体中的自由电子会受到磁场力的作用,导致电荷的分布发生变化,导体中产生感应电流。
这个现象被称为运动电磁感应,是电动机、发电机等设备的基本工作原理。
三级标题 4: 变化的磁场引起电荷的运动当磁场的强度发生变化时,会产生涡旋电场。
这个涡旋电场会引起电荷的运动,从而在空间中形成感应电场和感应电流。
这是电磁波传播的基础原理,也是无线通信技术实现的基础。
二级标题 3: 电磁感应的应用电磁感应是一种重要的物理现象,广泛应用于各个领域。
以下是几个常见的应用例子:1.发电机:利用电磁感应的原理将机械能转化为电能,并供给给定的电路系统。
2.电感传感器:利用电磁感应原理测量磁场的强度和方向,广泛用于导航、位置检测等领域。
3.电动机:利用电流在磁场中受力的原理,将电能转化为机械能,用于驱动设备、机械运动等。
4.变压器:利用电磁感应原理将交流电能在不同电压间进行转换和传输。
一、磁通量(φ) 1.定义:穿过磁场中某个面的磁感线条数 2.定义式: 有效BS BS ==θφsin
(—θB 与S 的夹角, 有效S 指垂直于磁场方向的磁场中的面积)
3. 有效S B φ
= 磁感应强度大小等于垂直于磁感线方向单位面积上的磁通量,也叫磁通密度
4. 磁通量是标量,没有方向。
但常常引入正负号来区分某些不同的磁通量。
磁感线从“正面”穿到“反面”时,和磁感线从“反面”穿到“正面”时,磁通量是不同的。
其中一个如果用正数表示,另一个就用负数表示。
例如图,一个通电直导线
恰在矩形线框的中间,此时穿过线框的磁通量为零
5. 国际单位:韦伯,简称韦,符号Wb , 2111m T Wb ⋅=
6. 磁通量与匝数无关。
二.磁通量(φ)、磁通变化量(φ∆)、磁通变化率(
t ∆∆φ) 磁通量(φ)与一个时刻或者一个位置有关。
而磁通变化量(12-φφφ=∆)与一段时间有关或与两个位置有关。
表示磁通变化的多少 磁通变化率(t
∆∆φ):表示磁通变化的快慢。
【说明】:之所以引入“磁通量”,就是为了简洁准确的描述“电磁感应现象,科学家研究发现:发生电磁感应现象时,总是会有某个量变化了,干脆就给这个量命名,叫做磁通量。
能否发生电磁感应现象,取决于磁通量是否变化
感应电动势方向或者感应电流方向与磁通变化趋势(增加或减少)有关
感应电动势的大小与磁通变化的快慢即磁通变化率有关
【例1】 如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S =0.4 m 2,匀强磁场磁感应强度B =0.6 T ,则(1)穿过线圈的磁通量Φ为多少?
(2)现在匀强磁场开始均匀变化,磁感应强度大小每秒增加0.2T ,请写出磁感应强度随时间t 变化的表达式,并求出磁通量的变化率
【例2】如图所示,在匀强磁场B 中,有一个矩形现况abcd ,线框可以绕OO'匀速转动,若已知线框匝数为N ,面积为S ,线框转动的角速度为ω,则:(1)从图示位置开始计时磁通量的表达式(用B 、S 、ω,t 表示) (2)从图示位置开始到转过900的过程中,磁通量的改变量多大? 磁通量是均匀改变吗?
(3)尝试写出磁通量的变化率的表达式
【例3】如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a 和b , 左图中一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直,则穿过两环的
磁通量φa 、φb 的大小关系为( )。
右图中条形磁铁放 在圆环的正下方,则穿过两环的磁通量φa 、φb 的大小关系为(
)。
A .φa >φb
B .φa <φ b
C .φa =φb
D .无法比较
三.电磁感应现象产生的条件
1. 电磁感应现象即磁生电现象,法拉第经过十年的实验研究,终于发现了电磁感应现象,从此开启了人类生活的电汽化时代
2. 感应电动势产生的条件:穿过一个回路的磁通量发生变化,这个回路就有了感应电动势
3. 感应电流产生的条件:① 穿过回路的磁通量发生变化 ② 回路闭合
4. 感应电动势的产生的本质
①当一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,使回路的有效面积发生变化,从而引起磁通量变化,产生了感应电动势,这种感应电动势形象的被称为“动生电动势”。
动生电动势的本质原因是:洛仑兹力
当导体棒向右运动起来后,相当于导体棒中的自由电子向右运动起来,自由电
子将受到洛仑兹力,在洛仑兹力的作用下,向着导体棒的一端移动,这样导体
棒两端出现电势差,在导体棒的运动速度一定的情况下,导体棒两端的电势差
会稳定下来,这个电势差就是动生电动势。
可以说:导体棒做切割磁感线运动时
导体棒即升级为电源,导体棒的电阻即为这个电源的内阻,感应电动势即为该电源 电动势。
② 当导体不动,而导体所处的磁场发生变化时,可能引起穿过回路的磁通量发生变化,从而引起磁通量变化,产生了感应电动势,这种感应电动势形象的被称为“感生电动势”。
感生电动势的本质成因:当磁场发生变化时,根据麦克斯韦的电磁理论“变化的磁场能够激发电场”,可知,这个空间中不仅有磁场,同时又出现了电场,导体棒中的自由电子在电场力的驱动下定向运动起来,积累在导体棒的一端,使导体棒两端出现电势差,即为感生电动势。
两种情形的表面原因都是“磁通量发生变化”“动生电动势”“感生电动势”合称“感应电动势” N S
a b
四.感应电动势或感应电流方向的判断
【方法一】楞次定律:感应电流所产生的磁场总是阻碍磁通的变化
步骤:①明确要研究的回路②明确回路所处的磁场方向③明确穿过回路的磁通变化趋势
④根据“增反减同”推断感应磁场方向⑤用右手螺旋定则推断感应电流方向:用右手握
住回路,拇指指向感应磁场方向,那么,四指的环绕方向就是回路中的电流方向或者回路的感应电动势方向
【例4】将矩形线框ABCD从固定的通电长直导线的右边移到左边,分析移动过程中线框中
的电流方向和线框所受的安培力方向
【方法二】楞次定律推广含义:当穿过磁场中的回路磁通量发生变化时,回路和磁场双方都
将采取一切可能采取的措施,来阻碍磁通的变化
【例5】如图,一条形磁铁从高处下落,分析(1)电阻R中的电流方向
(2)条形磁铁受力情况
【例6】如图所示,光滑固定导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平
行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时,
分析判断p、q的运动情况。
【方法三】右手定则:(这种方法只适用于动生电动势)伸开右手,让拇指与四指垂直,让磁感线穿过手心,拇指指向导体的运动方向,那么,四指所指的方向为运动的那段导体中的电流方向(或者:四指所指的方向即为感应电动势的正极)
【例7】如下中图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N 获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)( )
A.向右匀速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向右加速运动
【例8】如图所示,为地磁场磁感线的示意图,在北半球的竖直分量向下。
飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变。
由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。
设飞行员左方机翼末端处的电势为1ϕ,右方机翼末端处的电势为2ϕ,则( )
A. 若飞机从西往东飞,
1ϕ比2ϕ高
B. 若飞机从东往西飞,2ϕ比1ϕ高
C. 若飞机从南往北飞,1ϕ比2ϕ高
D. 若飞机从北往南飞,2ϕ比1ϕ高
五.巩固训练:名师一号。