tk电磁感应基础知识专题
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电磁感应知识点总结电磁感应是指导体中的电流或电荷在外加磁场的作用下产生感应电动势的现象。
电磁感应是电磁学中的重要内容,也是电磁学与电动力学的基础知识之一。
下面我们将对电磁感应的相关知识点进行总结。
1. 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规律之一,它描述了磁场变化引起感应电动势的现象。
定律表述为,当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。
这一定律为电磁感应现象提供了定量的描述,为电磁感应现象的应用提供了基础。
2. 感应电动势的方向。
根据法拉第电磁感应定律,我们可以得出感应电动势的方向规律。
当磁通量增加时,感应电动势的方向使得产生的感应电流产生磁场的方向与原磁场方向相同;当磁通量减小时,感应电动势的方向使得产生的感应电流产生磁场的方向与原磁场方向相反。
这一规律在电磁感应现象的分析和应用中具有重要的指导意义。
3. 感应电动势的大小。
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,即。
ε = -dΦ/dt。
其中,ε表示感应电动势的大小,Φ表示磁通量,t表示时间。
这一关系式说明了磁通量的变化越快,感应电动势的大小就越大。
这一规律在电磁感应现象的定量分析中起着重要的作用。
4. 涡旋电场。
当磁场发生变化时,会在空间中产生涡旋电场。
这一现象是电磁感应的重要特征之一,也是电磁学中的重要内容。
涡旋电场的产生使得电磁感应现象更加复杂和丰富,为电磁学的研究提供了新的视角。
5. 涡旋电流。
涡旋电场的存在导致了涡旋电流的产生。
涡旋电流是一种特殊的感应电流,它的存在对电磁场的分布和能量传递产生了重要影响。
涡旋电流的研究不仅有助于理解电磁感应现象的本质,也为电磁学的应用提供了新的思路。
通过以上对电磁感应知识点的总结,我们对电磁感应现象有了更深入的理解。
电磁感应作为电磁学的重要内容,不仅在理论研究中具有重要意义,也在实际应用中发挥着重要作用。
希望我们能够深入学习和理解电磁感应的知识,为电磁学的发展和应用做出贡献。
可编辑修改精选全文完整版高二物理电磁感应、电磁场电磁波的知识点总结2012.6一、产生感应电流的条件:1.磁通量发生变化(产生感应电动势的条件)2.闭合回路*引起磁通量变化的常见情况:(1)线圈中磁感应强度发生变化(2)线圈在磁场中面积发生变化(如:闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动)(3)线圈在磁场中转动二、感应电流的方向判定:1.楞次定律:(适用磁通量发生变化)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
关于“阻碍”的理解:(1)“阻碍”是“阻碍原磁通量的变化”,而不是阻碍原磁场;(2)“阻碍”不是“阻止”,尽管“阻碍原磁通量的变化”,但闭合回路中的磁通量仍然在变化;(3)“阻碍”是“阻碍变化”,当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反——阻碍原磁通量的增加;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——阻碍原磁通量的减少。
2.右手定则:(适用导体切割磁感应线)伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指指的就是感应电流的方向。
其中四指指向还可以理解为:感应电动势高电势处。
*应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤①明确闭合回路中原磁场方向(穿过线圈中原磁场的磁感线的方向)。
②把握闭合回路中原磁通量的变化(φ原是增加还是减少)。
③依据楞次定律,确定回路中感应电流磁场的方向(B感取什么方向才能阻碍φ原的变化)。
④利用安培定则,确定感应电流的方向(B感和I感之间的关系)。
*楞次定律的拓展1.当闭合回路中磁通量变化而引起感应电流时,感应电流的效果总是阻碍原磁通量的变化。
(增反减同)2.当线圈和磁场发生相对运动而引起感应电流时,感应电流的效果总是阻碍二者之间的相对运动(来斥去吸)。
3.当线圈中自身电流发生变化而引起感应电流时,感应电流的效果总是阻碍原电流的变化(自感现象)。
三、感应电动势的大小:1. 法拉第电磁感应定律:在电磁感应现象中,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。
电磁感应基础知识知识网络12、通量Φ、磁通量变化∆Φ、磁通量变化率t∆∆Φ对比表34、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。
a) 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b) 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。
5、公式n E ∆Φ=与E=BLvsin θ 的区别与联系6、楞次定律a)感应电流方向的判定方法碍产生感应电流的原因i.阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化;ii.阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”。
iii.使线圈面积有扩大或缩小趋势;iv.阻碍原电流的变化。
知识点一—磁通量▲知识梳理磁通量1.穿过某一面积的磁感线条数,在匀强磁场中, =BS,单位是韦伯,简称韦,符号是Wb.使用条件是B为匀强磁场,S为平面在磁场方向上的投影.磁通量虽然是标量,但有正负之分.2.磁通量的物理意义磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。
3.磁通量的单位:Wb。
4.磁通密度垂直穿过单位面积的磁感线条数,即磁感应强度的大小。
:如图所示,矩形线圈的面积为S (),置于磁感应强度为B(T)、方向水平向右的匀强磁场中,开始时线圈平面与中性面重合。
求线圈平面在下列情况的磁通量的改变量:绕垂直磁场的轴转过(1);(2);(3)。
解析:初位置时穿过线圈的磁通量;转过时,;转过时,;转过时,,负号表示穿过面积S的方向和以上情况相反,故:(1);(2);(3)。
负号可理解为磁通量在减少。
变式练习:1.如图所示,平面M的面积为S,垂直于匀强磁场B,求平面M由此位置出发绕与B垂直的轴线转过60°时磁通量的变化为____________,转过180°时磁通量的变化量为____________。
电磁感应基础知识【学习目标】1.能够熟练地进行一些简单的磁通量、磁通量的变化的计算。
2.经历探究过程,理解电磁感应现象的产生条件。
3.重视了解电磁感应相关知识对社会、人类产生的巨大作用。
【要点梳理】要点一、电流的磁效应1820年,丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转,这种作用称为电流的磁效应。
要点诠释:(1)为了避免地磁场影响实验结果,实验时通电直导线应南北放置。
(2)电流磁效应的发现证实了电和磁存在必然的联系,受其影响,法国物理学家安培提出了著名的右手螺旋定则和“分子电流”假说,英国物理学家法拉第在“磁生电”思想的指导下,经过十年坚持不懈的努力终于找到了“磁生电”的条件。
要点二、电磁感应现象1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”的条件,产生的电流叫感应电流。
要点诠释:(1)法拉第将引起感应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。
(2)电流的磁效应是由电生磁,是通过电流获得磁场的现象;电磁感应现象是磁生电现象,两个过程是相反的。
要点三、 产生感应电流的条件感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
也就是:一是电路必须闭合,二是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
即一闭合二变磁。
要点诠释:判断有无感应电流产生,关键是抓住两个条件:(1)电路是闭合电路;(2)穿过电路本身的磁通量发生变化。
其主要内涵体现在“变化”二字上,电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件,如果穿过电路的磁通量很大但不变化,那么无论有多大,也不会产生感应电流。
只有“变磁”才会产生感应电动势,如果电路再闭合,就会产生感应电流。
要点四、电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系 1.区别:“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程,要抓住过程的本质,动电生磁是指运动电荷周围产生磁场;动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流。
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。
电磁感应·知识点精析一、感应电流方向的判断产生感应电流的现象称为电磁感应现象.实验总结出产生感应电流的条件为:(1)电路为闭合电路;(2)回路中磁通量发生变化.感应电流方向的判断一般有两种方法:1.右手定则.这种方法适于回路中一部分导体切割磁感线产生感应电流的情况.注意与左手定则的差别.2.楞次定律.楞次定律内容: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.可见,楞次定律描述了感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场(原磁场)方向的关系.当回路中磁通量增加时,感应电流磁场方向与“原磁场”方向相反;当回路中磁通量减少时,感应电流磁场方向与“原磁场”方向相同.楞次定律的实质反映了电磁感应现象中能量转化与守恒.应用楞次定律判断感应电流的方向的步骤:(1)明确“原磁场”方向;(2)确定回路中ΔΦ的情况;(3)应用楞次定律确定感应电流的磁场方向;(4)应用安培定律确定感应电流方向.ε=BLv描述导体切割磁感线运动产生的感应电动势大小与有关因素.计算时,要注意:磁感强度B、导线(体)长L、导体运动的速度v三者必须相互垂直.当B和L一定时,ε=BLv用于计算即时感应电动势.于求某一段时间(Δt)内的平均感应电动势.当导体棒切割磁感线运动产生的感应电动势恒定时,也可应用割磁感线的条数.感应电动势是标量,但是,为了处理问题方便,我们可以将其规定一方向:电势升高的方向为感应电动势方向(内电路中感应电流的方向).这样判断感应电动势方向自然与感应电流方向的判断相同.三、自感电动势的作用自感现象是电磁感应现象中一种特殊情况:由于导体(自感线圈)中电流变化而引起的电磁感应现象.自感现象中产生的感应电动势称自感电动势,其大小为圈形状、长短、匝数、有无铁芯等)决定.根据“楞次定律”不难得出自感电动势的作用:阻碍它(自感线圈)所在电路中的电流变化.即:若电路中电流增加,则自感电动势方向与电流方向相反;若电路中电流减少,则自感电动势方向与电流方向相同.通电自感现象、断电自感现象等都是由于自感电动势的作用产生的.四、通电导体在磁场中的运动这里只研究导体初速度为零、在匀强磁场中运动情况.从理论上可导出图12-1(甲)、(乙)两种情况,(光滑导轨)导体棒的运动性质相同:初速度为零、加速度越来越小的加速直线运动,最后为匀速直线运动.运动规律可由下列方程描述:五、电磁感应现象中的能量转化情况电磁感应现象实质是能量转化与守恒.图12-1甲中能量转化情况为W F=ΔE K+ΔE电式中W F为拉力所做的功——等于消耗其它形式的能.这种情况相当于发电机中能量转化情况.图12-1(乙)中能量转化情况为ΔE电=ΔE K+ΔE内上式相当电动机中能量转化情况.可见,处理物理问题时,如发生能量转化,则其中一种能量的减少必然等于另(或一些)一种能量的增加.应用这种能量的观点处理问题极为简单.。
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”。
电磁感应基础知识总结Hello,大家好,这里是法雕本周我们来说说电磁感应部分的基础知识!一样大家能将他们掌握好,为下面的四个专题:图像,电路,力学,能量问题打好基础。
(此篇文章不包括互感,自感,涡流等问题)该文章分为3部分:1.电磁感应现象与其产生条件2.楞次定律3.法拉第电磁感应定律———————————————————一.电磁感应现象与产生条件:首先,让我们应了解两位物理学家:奥斯特,法拉第。
物理学史:1.1820年,丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,这种现象被称为电流磁效应。
2.1831 年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律。
简单来说,电流的磁效应就是电磁;电磁感应是磁电,电磁感应中得到的电流叫感应电流,得到的电动势叫感应电动势。
我们可以类比电流和感应电动势的关系,得到感应电流和感应电动势的关系。
有了感应电流,接下来,就该研究感应电流的方向了。
现在我们介绍一下楞次定律!二.楞次定律物理学史:1834 年,俄国物理学家楞次发表确定感应电流方向的定律——楞次定律楞次定律告诉我们:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。
即:△Ψ是因,产生的感应电流是果。
这里面有一个重点也是它的核心:阻碍(用一张图来说明)在做题的过程中,有三个口诀(大家老师也说过吧,在以后的文章中会专门用3道题来探讨这3个口诀的作用)1.增反减同---磁通量变化2.来拒去留---导体相对运动3.增缩减扩---线圈补充:Ψ △Ψ △Ψ/△t(法感会用到)!:在求算这三个量时,它们均与线圈的匝数n无关。
就Ψ,如下图:均穿过一条,所以,当我们求磁通量时,不妨利用穿过平面的磁感线净条数来求这样会使问题简化。
还有一个问题:它们三者有关系吗?这里,我们不妨类比V △V a 高一我们知道a,△V与V无必然联系,一切皆有可能,那么Ψ,△Ψ,△Ψ/△t也是一样。
(在交流电一章我们会发现:对于交流电来说当Ψ最大即BS时,△Ψ/△t=0;当Ψ最小即0时,△Ψ/△t最大)我们继续回到楞次定律中干货:楞次定律使用步骤:1.原(原来的B方向)2.感(利用阻碍,判出感B的方向)3.电流(安培定则)在楞次定律的基础上,我们可以得到右手定则,右手定则需要掌握的就是右手的每个部位代表这什么:1.B穿掌心(不要怕,不痛的)2.拇指指运动3.四指即感应电流方向(内电路中,也就是电势高的方向)三.电磁感应定律:注意:1.在运用E=BLV时,L为导体棒的有效切割长度即导体棒在垂直于速度V方向上的投影长度。
电磁感应知识点归纳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.电磁感应辨认出的意义: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电磁感应的辨认出并使人们找出了磁生电的条件,开拓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.对电磁感应的认知: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”。
引发电流的原因归纳为五类: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的表明: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。
二就是磁通量变化。
8.楞次定律:感应电流具备这样的方向,即为感应电流的磁场总必须制约引发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恰好相反,只是在原磁场的磁通量减小时两者才恰好相反;在磁通量增大时,两者就是同样。
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。
高考综合复习——电磁感应(一)电磁感应基础知识、自感专题● 知识网络● 高考考点考纲要求:复习指导:本章以电场及磁场等知识为基础,研究了电磁感应的一系列现象,通过实验总结出了产生感应电流的条件和判定感应电流方向的一般方法——楞次定律,给出了确定感应电动势大小的一般规律——法拉第电磁感应定律。
感应电流的产生和感应电流的方向的判定和感应电动势的计算是电磁感应的基本的内容,纵观近年高考题可以看出题型主要为选择,在物理单科考试中应用较多,在理科综合试题中单独的涉及本考点的题目很少,大多是和电学知识相结合的综合性试题,且可以肯定本考点一定会在高考中出现。
通过对近年高考题目的分析比较可以看出,2006年的高考如果是物理单科有可能感应电流的产生和感应电流的方向的判定方面出题,而如果是理综考试试题,由于命题的要求的限制,单独考查的可能性很小,还应注意本考点与其它考点的结合而出现的综合性题目。
还可以看出,矩形线框穿越有界匀强磁场问题,涉及到楞次定律(或右手定则)、法拉第电磁感应定律、磁场对电路的作用力、含电源电路的计算等知识,综合性强,能力要求高,这也是命题热点。
2006年的高考,感应电动势的计算问题是肯定会出现的一个计算点,如果在选择题中出现,则应以基本计算为主,如果在计算题中出现则应当是一个综合性较强的题目。
● 要点精析☆磁通量相关:1. 磁通量:穿过磁场中某个面的磁感线的条数叫做穿过这一面积的磁通量。
磁通量简称磁通,符号为Φ,单位是韦伯(Wb)。
2. 磁通量的计算(1)公式Φ=BS此式的适用条件是:①匀强磁场,②磁感线与平面垂直。
(2)如果磁感线与平面不垂直上式中的S为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。
Φ=B·Ssinθ,其中θ为磁场与面积之间的夹角,我们称之为“有效面积”或“正对面积”。
(3)磁通量的“方向性”磁感线正向穿过某平面和反向穿过该平面时,磁通量的正负关系不同,求合磁通时应注意相反方向抵消以后所剩余的磁通量。
注意:磁通量是标量。
(4)磁通量的变化(量):△Φ=Φ2-Φ1△Φ可能是B发生变化而引起,也可能是S发生变化而引起,还有可能是B和S同时发生变化而引起,在确定磁通量的变化时应注意。
(5)磁通量的变化率△Φ/△t:指磁通量的变化快慢。
☆电磁感应现象的产生条件:1.产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,若电路不闭合,即使有感应电动势产生,也没有感应电流。
2.感应电动势的产生条件:无论电路是否闭合只要穿过电路的磁通量发生变化,这部分电路就会产生感应电动势.这部分电路或导体相当于电源。
☆感应电流的方向:1.右手定则右手定则:伸开右手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直穿入手心,拇指指向导体运动方向,那么伸直四指指向即为感应电流的方向。
说明:①伸直四指指向还有另外的一些说法:A.感应电动势的方向;B.导体的高电势处②导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判定感应电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。
用右手定则能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是不少情况下,不如用右手定则判定来得方便简单;反过来,用楞次定律能判定的,用右手定则却不一定能判断出来。
什么情况用右手定则判断,什么情况用楞次定律判断,要注意通过解题积累经验。
凡是纯属磁感应强度变化的情况,一定要使用楞次定律才行;但即使是导体切割磁感线的情况,用右手定则也不一定简单。
③安培定则、左手定则、右手定则的区别:A. 适应于不同现象:安培定则又叫右手螺旋定则,适应于运动电荷或电流产生的磁场;左手定则判定磁场对运动电荷或电流作用力的方向;右手定则判定部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向。
B. 左手定则与右手定则“因果关系”不同:左手定则是因为“有电”,结果“受力”,即“因电而动”;右手定则是因为“受力”运动,结果“有电”,即“因动而电”。
2.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是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
注意:①楞次定律的实质是“能量转化和守恒”,感应电流的磁场阻碍过程,使机械能减少,转化为电能;②正确理解“阻碍”有四层意思要搞清楚:A. 谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量;B. 阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身;C. 如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”;D. 结果如何?阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化快慢,结果是增加的还是增加,减少的继续减少。
(2)应用楞次定律判断感应电流的步骤:①确定原磁场的方向;②明确回路中磁通量变化情况;③应用楞次定律的“增反减同”,确立感应电流磁场的方向;④应用右手安培定则,确立感应电流方向。
(3)楞次定律的另类表述楞次定律的另一种表达为:感应电流的效果,总是要反抗产生感应电流的原因。
说明:这里产生感应电流的原因,既可以是磁通量的变化,也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路的形变。
①当是电路的磁通量发生变化时,感应电流的效果就阻碍变化阻碍原磁通的变化;②当是出现引起磁通量变化的相对运动时,感应电流的效果就阻碍变化阻碍(导体间的)相对运动即“来时拒,去时留”;③当是回路发生形变时,感应电流的效果就阻碍回路发生形变(扩大或缩小);④当线圈自身的电流发生变化时,感应电流的效果就阻碍原来的电流发生变化(自感现象);总之如果问题不涉及感应电流的方向,则从楞次定律的另类表述出发的分析方法较为简便。
☆感应电流的大小:1.法拉第电磁感应定律(1)内容:电磁感应中线圈里的感应电动势跟穿过线圈的磁通量变化率成正比(2)表达式:(3)说明:①式中的n为线圈的匝数,ΔΦ是线圈磁通量的变化量,Δt是磁通量变化所用的时间.又叫磁通量的变化率;②ΔΦ的单位是韦伯,Δt的单位是秒,E的单位是伏特;③中学阶段一般只用来计算Δt时间内平均感应电动势,一般不等于初态与末态电动势的平均值,即;如果是恒定的,那么E是稳恒的;④决定了该回路的感应电动势的大小,但还不能决定该回路感应电流的大小,感应电流的大小由该回路的E和回路电阻R共同决定。
(4)注意区分感应电流和感应电荷量:回路中磁通发生变化时,由于感应电场作用使电荷发生定向移动而形成感应电流,在Δt时间内迁移的电荷量(感应电荷量)为:q仅由回路电阻和磁通量变化决定,与发生磁通变化时间无关,因此,当用一根磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时,通过线圈中导线横截面积电荷量相同。
但快插与慢插时产生的感应电动势大小、感应电流的大小不同,外力所做功也不相同。
2.导线切割磁感线的感应电动势(1)公式:E=BLv(2)导线切割磁感线的感应电动势公式的几点说明:①公式仅适用于导体上各点以相同的速度切割匀强磁场的磁感线的情况;②公式中的B、v、L要求互相两两垂直。
当L⊥B、L⊥v,而v与B成θ夹角时导线切割磁感线的感应电动势大小为E=Blvsinθ;③适应于计算导体切割磁感线产生的感应电动势,当v为瞬时速度时,计算瞬时感应电动势,当v为平均速度时可计算平均电动势;④若导体棒不是直的,E=BLvsinθ中的L为切割磁感线的导体棒的有效长度。
如图,棒的有效长度为ab的弦长。
(3)导线切割磁感线的感应电动势大小两个特例:①长为L的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中以ω匀速转动,转动平面垂直磁感线,导体棒产生的感应电动势:A.以端点为轴时,(平均速度取中点位置的线速度)B.以中点为轴时,E=0(可以看成相等两段以各自端点为轴转动所产生电动势的代数和)C.以任意点为轴时,(可以看成不相等两段以各自端点为轴转动所产生电动势的代数和)②面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中以角速度ω绕线圈平面内的任意轴匀速转动,转动轴垂直磁感线,产生的感应电动势:A.线圈平面与磁感线平行时,E=BSωB.线圈平面与磁感线垂直时,E=0C.线圈平面与磁感线夹角为θ时,E=BSω·sinθ3.公式和E=BLvsinθ的区别和联系(1)区别:一般来说,求出的是Δt时间内的平均感应电动势;公式E=BLvsinθ,如v为瞬时速度,则E为瞬时电动势,如v为平均速度,则E为平均电动势。
另外,求得的电动势是整个回路的感应电动势,而不是回路中某部分导体的电动势。
整个回路的感应电动势为零时,其回路中某段导体的感应电动势不一定为零,如图所示:正方形导线框abcd垂直于磁感线,在匀强磁场中匀速向右运动时,由于,故整个回路的感应电动势E=0。
但是ad和bc边由于做切割磁感线运动,仍分别产生感应电动势Ead=Ebc=BLv。
对整个回路来说,Ead和Ebc方向相反,所以回路的总电动势E=0,感应电流也为零。
虽然E=0,但仍存在电势差Uad=Ubc=BLv,相当于两个相同的电源ad和bc并联。
(2)联系:公式①和公式BLvsinθ②是统一的。
当公式①中的Δt→0时,则E为瞬时感应电动势,只是由于高中数学知识所限,我们现在不能这样求瞬时感应电动势。
公式②中的v若代入平均速度,则求出的E为平均感应电动势,实际上②式中,所以公式②。
只是一般说来,用公式①求平均感应电动势更方便,用公式②E= BLvsinθ( v代入瞬时速度)求瞬时感应电动势更方便。
☆自感:1.自感现象:当导体中的电流发生变化,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中的原来的电流的变化,这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。
2.自感现象的应用(1)通电自感:通电瞬间自感线圈处相当于断路,电路稳定后自感线圈相当于纯电阻。
(2)断电自感:断电时自感线圈处相当于电源。
①当线圈中电阻≥灯丝电阻时,灯缓慢熄灭;②当线圈中电阻<灯丝电阻时,灯闪亮后缓慢熄灭。
(3)对自感要搞清楚通电自感和断电自感两个基本问题,可能感觉比较困难的是断电自感,特别模糊的是断电自感中“小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下”的问题。
如图所示,原来电路闭合处于稳定状态,L与A并联,其电流分别为IL 和IA,方向都从左向右。
在断开S的瞬时,灯A中原来的从左向右的电流IA立即消失,但是灯A与线圈L组成一闭合电路,由于L的自感作用,其中的电流IL不会立即消失,而是在回路中逐渐减弱维持短暂的时间,这个时间内灯A中有从右向左的电流通过,这时通过A的电流从IL开始减弱,如果RL(线圈L的直流电阻)<RA,原来的电流IL>IA,则在灯A熄灭之前要闪亮一下;如果RL>RA,原来的电流IL<IA,则灯A是逐渐熄灭不再闪亮一下。
3.增大线圈自感系数的方法:①增大线圈长度②增多单位长度上匝数③增大线圈截面积(口径)④线圈中插入铁芯4.日光灯(1)日光灯电路的组成和电路图:①日光灯电路的电路图如图所示:②灯管:日光灯管的两端各有一个灯丝,灯管内有微量的氩和汞蒸汽,灯管内涂有荧光粉。