电磁感应基础知识
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初中物理电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、定义:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
2、产生条件:(1)闭合电路;(2)一部分导体;(3)做切割磁感线运动。
需要注意的是,这三个条件缺一不可。
如果电路不闭合,只会产生感应电压,而不会有感应电流。
3、能的转化:在电磁感应现象中,机械能转化为电能。
例如,当我们手摇发电机时,通过转动把手,使导体在磁场中做切割磁感线运动,从而产生电能,此时就是将机械能转化为电能。
二、感应电流的方向1、影响因素:感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。
2、右手定则:伸开右手,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导体运动的方向,那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
这个定则可以帮助我们快速判断感应电流的方向。
例如,当导体向右运动,磁场方向向上时,根据右手定则,我们可以判断出感应电流的方向是向前的。
三、发电机1、原理:发电机是根据电磁感应原理制成的。
2、构造:主要由定子(固定不动的部分)和转子(能够转动的部分)组成。
定子一般是磁极,转子一般是线圈。
当转子在磁场中转动时,就会产生感应电流。
3、能量转化:发电机工作时,将机械能转化为电能。
大型的发电机通常采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电,这样可以产生更强、更稳定的电流。
四、电动机1、原理:电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用而运动的原理制成的。
2、构造:主要由定子、转子和换向器组成。
定子一般是磁极,转子一般是线圈。
换向器的作用是当线圈转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,使线圈能够持续转动。
3、能量转化:电动机工作时,将电能转化为机械能。
在日常生活中,我们使用的电风扇、洗衣机等电器,其内部都有电动机。
五、电磁感应的应用1、动圈式话筒:它是把声音的振动转化为电流的变化。
当声音使膜片振动时,与膜片相连的线圈在磁场中做切割磁感线运动,从而产生随声音变化的电流。
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。
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。
电磁感应知识点总结[借鉴]电磁感应是当两个场之间存在某种电磁关系时,一个场中的磁场分量会影响另一个场中的电场分量或电场分量会影响另一个场中的磁场分量,从而形成动态电场和磁场之间的相互作用现象。
它是基于电磁互相联系的基本原理,并依据此现象而建立的电磁学模型。
1、电磁感应的概念:当一个磁场或电场的变化时,就会形成相应的另一种场波,从而在另一处产生电磁变化。
2、电磁感应机制原理:电磁感应机制是指,外界磁场或者电场在变化时,可以在其它地方产生“反作用”,从而引起两个相应的场之间的空间变化,使其产生变化并发生相应的热电能变化。
3、电磁感应的物理量:通常是对磁感应体钟感矩,电感变阻等物理量进行测量,以得到有关磁电场的信息。
4、电感变阻原理:当电磁感应器被外界磁场作用时,它的阻抗值就会发生变化,如果用回路连接电磁感应器,可以测量它们变化后的电阻,从而使电流流过它们,以确定外界磁场强度。
5、电磁感应器的种类:(1)电磁传感器:它可以在外界环境中检测磁场的变化,从而输出不同的电压和电流,以测量不同的磁场和磁场强度;(2)电磁阻尼传感器:它可以在检测磁场时产生阻尼作用,并且可以测量不同时间段内的磁场变化趋势;(3)磁角螺桨传感器:它可以在接受外界磁场时旋转把柄,从而改变磁角位置,以测量磁场强度和变化趋势;(4)电阻式/非电阻式电磁感应器:这是一种电磁感应器,可以采用电流或非电流的方式,以检测磁场的变化;(5)电磁感应器的磁性测量:这类电磁感应器可以采用磁偏角、偏磁率等参数,来表征不同地磁场的强度和方向的变化。
6、电磁感应应用:常见的应用主要有永磁传感器、磁角度传感器、电瓶传感器、电子产品定位器等。
而在近年来,电磁感应技术也迅速得到广泛应用,如地理信息系统中采用GPS定位系统,仪器仪表上用于信号调制解调等等。
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____________。
知识清单-电磁感应篇知识点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与B的乘积。
2.公式:Φ=BS。
3.单位:1 Wb=1T·m2。
4.公式的适用条件(1)匀强磁场;(2)磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。
5.磁通量的意义磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
知识点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)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。
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,那么只有感应电动势,而无感应电流。
知识点3、楞次定律知识点4、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: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。
(2)公式:E=n ΔΦΔt,其中n为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的欧姆定律,即I=ER+r。
3.导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直,则E=Bl v。
(2)v∥B时,E=0。
知识点5、自感、涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。
(2)自感电动势①定义:在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。
②表达式:E=L ΔI Δt。
(3)自感系数L①相关因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。
②单位:亨利(H),1 mH=10-3 H,1 μH=10-6 H。
2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流像水的漩涡所以叫涡流。
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1、法拉第把引起电流的原因概括为五类:的电流、变化的磁场、的恒定电流、的磁铁、在磁场中的导体。
2、感应电流产生的条件:只要穿过电路的发生变化,闭合电路中就有感应电流。
3、楞次定律内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的总要阻碍引起感应电流的的变化。
4、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导体相当于。
闭合电路感应电流方向判断方法:先根据引起感应电流的磁通量的变化,分析出感应电流产生的磁场方向,再利用手定则判断感应电流的方向,指的方向和磁场方向一致,电流方向是。
闭合电路中磁通量减小时,感应电流产生的磁场方向和原磁场方向,闭合电路中磁通量增大时,感应电流产生的磁场方向和原磁场方向。
5、电磁感应定律:内容:电路中的感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的成正比。
公式:E = n 。
n表示线圈的匝数。
6、导体切割磁感线时产生的感应电动势公式:E = 。
7、电磁感应现象中的两类情况:感生电动势:产生原因是变化的磁场能在周围空间激发。
动生电动势:产生和非静电力和有关。
8、互感现象:两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流发生变化时,它所产生的的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫互感。
这种感应电动势叫互感电动势。
互感可以把从一个线圈传递到另一个线圈。
9、自感显现:由于导体本身的电流发生变化而使自身产生感应电动势显现。
自感电动势大小的公式: E = L 。
L为自感系数。
单位:亨(H)。
在电路中电感的作用:日光灯原理(通电线圈具有能量储存作用,把电能转换为磁场能,断电后,线圈相当于电源,把磁场中的能量转化为电场。
电磁感应知识点1、磁通量:磁感应强度B与垂直于B的面积S的乘积。
单位:适用条件:匀强磁场,面积为有效面积2、磁感应强度B:垂直穿过单位面积的磁感应的条数。
单位:3、电磁感应现象:注:(1)产生感应电流的条件:①闭合电路②磁通量发生变化4、感应电流的方向的判断:右手定则(伸开右手,让磁感线垂直通过掌心,拇指指向导体运动方向,四指的指向即为电流方向)5、楞次定律:感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化注:(1)闭合导体回路中,磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场又是产生感应磁场的原因,感应磁场是产生阻碍作用的原因(2)应用楞次定律判断感应电流的的方向:一般步骤①明确引起感应电流的原磁场的方向分布及其空间分布,用磁感线表示出来②分析穿过闭合电路的磁通是增还是减③增反减同(3)阻碍特点:阻碍但不阻止6、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成正比7、感应电动势大小的计算8、自感现象:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象注;(1)产生原因:导体自身电流变化,引起磁通量的变化(2)自感电动势:在自感现象中产生的电动势。
作用:阻碍线圈中原来电流的变化(E= )(3)自感系数:由线圈本身的因素决定,线圈越长,单位长度匝数越多,截面积越大,加有铁芯,自感系数越大,阻碍作用越强9、几种定则应用的区别:(1)安培定则:运动的电荷或则电流产生的磁场(2)左手定则:磁场对运动电荷、电流的作用力的方向(3)右手定则:部分导体切割磁感线运动所产生的电流方向(4)楞次定律:闭合电路磁通量的变化所产生的感应电流方向10、涡流:11、电磁感应现象的应用:①电路问题②受力问题。
电磁感应知识点总结电磁感应是指通过磁场或电场的作用产生电流或电动势的现象。
它是电磁学的重要内容,应用广泛。
下面将从电磁感应的基本原理、应用和影响等方面进行总结。
一、电磁感应的基本原理1. 法拉第电磁感应定律:当磁场的变化穿过闭合回路时,回路中会产生感应电流。
这个定律描述了磁场变化对电流的影响。
2. 楞次定律:感应电流的方向会使得其磁场的改变抵消原来磁场变化的效果。
此定律描述了感应电流对磁场的反作用。
3. 磁通量:磁力线通过单位面积的数量。
磁通量的变化是电磁感应的直接原因。
二、电磁感应的应用1. 发电机:利用电磁感应原理将机械能转化为电能,广泛应用于发电行业。
2. 变压器:利用电磁感应原理实现电压的升降。
3. 感应电炉:利用电磁感应原理将电能转化为热能,用于熔炼金属等工业领域。
4. 电磁感应传感器:利用电磁感应原理测量物理量,如温度、压力等。
5. 电磁制动器和离合器:利用电磁感应原理实现制动和离合的功能。
三、电磁感应的影响1. 电磁辐射:由于电磁感应产生的电流会产生电磁辐射,对人体健康和电子设备产生一定的影响。
2. 电磁波干扰:电磁感应产生的电磁场有可能干扰无线通信、雷达等设备的正常工作。
3. 电磁感应对电路的影响:电磁感应会在电路中引入干扰电压和电流,影响电路的稳定性和性能。
电磁感应作为电磁学的重要内容,其基本原理和应用在现实生活中有着广泛的应用。
了解电磁感应的原理和应用,有助于我们更好地理解和应用电磁学知识,推动科学技术的发展。
同时,我们也需要关注电磁辐射和电磁干扰等问题,合理利用电磁感应技术,保护环境和人类健康。
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:Φ=BS。
(3)单位:1 Wb=1_T·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2.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。
(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: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。
(2)公式:E =n ΔΦΔt,其中n 为线圈匝数。
(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I =ER +r。
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 ΔSΔt;(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 =n ΔB Δt S ,其中ΔBΔt 是B -t图象的斜率。
(3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的,则根据定义求,ΔΦ=Φ末-Φ初,E =n B 2S 2-B 1S 1Δt ≠n ΔB ΔS Δt。
在图象问题中磁通量的变化率ΔΦΔt 是Φ-t 图象上某点切线的斜率。
四、 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 1.公式E =Blv 的“四性”(1)正交性:本公式是在一定条件下得出的,除磁场为匀强磁场外,还需B 、l 、v 三者互相垂直。
(2)瞬时性:若v 为瞬时速度,则E 为相应的瞬时感应电动势。
(3)有效性:公式中的l 为导体切割磁感线的有效长度。
如图中,棒的有效长度为a 、b 间的距离。
(4)相对性:E =Blv 中的速度v 是导体相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系。
2.导体在磁场中旋转产生的感应电动势导体棒绕一端在匀强磁场中转动切割磁感线产生的感应电动势为E =12Bωl 2。
五、自感现象 涡流1.自感现象:由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
2.自感电动势:(1)定义:在自感现象中产生的感应电动势。
(2)表达式:E =L ΔIΔt 。
(3)自感系数L 。
①相关因素:与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关。
②单位:亨利(H),常用单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。
1 mH =10-3H,1 μH=10-6H 。
3.自感中灯泡“闪亮”与“不闪亮”的原因与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2:①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;②若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗。
两种情况灯泡中电流方向均改变4.涡流:当线圈中的电流发生变化时,在它附近的导体中产生的像水的旋涡一样的感应电流。
(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相对运动。
(2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中产生的感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来。
(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了楞次定律的推广应用。
【查漏补缺】一、电磁感应现象的判断判断电磁感应现象是否发生的一般思路(1)明确研究的是哪条闭合回路;(2)理清该闭合回路内的磁场分布情况,并确定该回路中磁通量是否变化。
①若磁通量发生变化,则回路中有感应电流。
②若磁通量没有发生变化,则回路中无感应电流。
【典例】如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B.ΔΦ1=ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现【答案】 C二、楞次定律的理解应用对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因:(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;(2)阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。
【典例】(多选)(2014·上海卷)如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。
则该磁场( )A .逐渐增强,方向向外B .逐渐增强,方向向里C .逐渐减弱,方向向外D .逐渐减弱,方向向里 【答案】 CD三、 法拉第电磁感应定律的理解和应用 1.应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况; (2)利用楞次定律确定感应电流的方向;(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。
2.应注意的问题通过回路的电荷量q 仅与n 、ΔΦ和回路电阻R 有关,与变化过程所用的时间长短无关,推导过程:q =I Δt =nΔΦΔt R Δt =n ΔΦR。
【典例】如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd ,线圈平面与磁场垂直。
已知线圈的匝数N =100,边长ab =1.0 m 、bc =0.5 m ,电阻r =2 Ω。
磁感应强度B 在0~1 s 内从零均匀变化到0.2 T 。
在1~5 s 内从0.2 T 均匀变化到-0.2 T ,取垂直纸面向里为磁场的正方向。
求:(1)0.5 s 时线圈内感应电动势的大小E 和感应电流的方向; (2)在1~5 s 内通过线圈的电荷量q ; (3)在0~5 s 内线圈产生的焦耳热Q 。
【答案】 (1)10 V ,感应电流的方向为a →d →c →b →a (2)10 C (3)100 J(2)同理可得E 2=N ΔB 2S Δt 2,感应电流I 2=E 2r电荷量q =I 2Δt 2,解得q =N ΔB 2Sr,代入数据得q =10 C 。
(3)0~1 s 内的焦耳热Q 1=I 21r Δt 1,且I 1=E 1r,1~5 s 内的焦耳热Q 2=I 22r Δt 2 由Q =Q 1+Q 2,代入数据得Q =100 J 。
四、电磁感应中的“杆+导轨”模型 1.模型特点“杆+导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”,也是高考的热点。
“杆+导轨”模型问题的物理情境变化空间大,涉及的知识点多。
2.分析思路【典例】(2015·海南单科·13)如图,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距l ,左端与一电阻R 相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向竖直向下。
一质量为m 的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速率v 匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。
已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g ,导轨和导体棒的电阻均可忽略。
求:(1)电阻R 消耗的功率; (2)水平外力的大小。
【答案】 (1)B 2l 2v 2R (2)B 2l 2vR+μmg五、电磁感应中的图象问题 1.图象类型图象类型(1)随时间变化的图象如B -t 图象、Φ-t 图象、E -t 图象、I -t 图象和F -t 图象(2)随位移x 变化的图象如E -x 图象和I -x 图象 问题类型 (1)由给定的电磁感应过程选择图象或画出图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量应用知识左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、函数图象知识等2.突破策略对图象的分析,应做到“四明确一理解”,即:(1)明确图象所描述的物理意义;明确各种“+”、“-”的含义;明确斜率的含义;明确图象和电磁感应过程之间的对应关系。
(2)理解三个相似关系及各自的物理意义:v ~Δv ~Δv Δt ,B ~ΔB ~ΔB Δt ,Φ~ΔΦ~ΔΦΔt。
3.解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类,即是B -t 图象还是Φ-t 图象,或者E -t 图象、I -t 图象等。
(2)分析电磁感应的具体过程。
(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。
(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式。
(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。
(6)判断图象或图象分析相关问题。
【典例】如图所示,一直角三角形金属框,向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场区域,磁场仅限于虚线边界所围的区域,该区域的形状与金属框完全相同,且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。
若取顺时针方向为电流的正方向,则金属框穿过磁场的过程中感应电流i 随时间t 变化的图象是( )【答案】 C方向为顺时针方向,金属框切割磁感线的有效长度线性减小,排除D,故C正确。
六、电磁感应中的电路问题1.电磁感应中物理量的关系图2.处理电磁感应电路问题的一般思路:【典例】(多选)如图所示,PN与QM两平行金属导轨相距1 m,电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2,且R1=6 Ω,ab杆的电阻为2 Ω,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T。
现ab以恒定速度v=3 m/s匀速向右移动,这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等。
则( )A.R2=6 ΩB.R1上消耗的电功率为0.375 WC.a、b间电压为3 VD.拉ab杆水平向右的拉力为0.75 N【答案】BD【解析】七、电磁感应中的动力学问题1.导体的两种运动状态(1)平衡状态:静止或匀速直线运动,F合=0。
(2)非平衡状态:加速度不为零,F合=ma。