高中物理电磁感应等选修3-2知识点总结
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高中物理选修3-2全章节学霸笔记整理汇总一、电磁感应1.1 电磁感应的基本概念电磁感应是指当导体中的导电电子在磁场中运动时,会产生感应电动势的现象。
这个过程可以用法拉第电磁感应定律来描述,即感应电动势的大小与导体内磁通量的变化呈正比。
1.2 法拉第电磁感应定律的数学表达法拉第电磁感应定律可以用数学公式表示为ε=-ΔΦ/Δt,其中ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,Δt表示时间变化量。
1.3 感应电动势的方向根据楞茨定律,感应电动势的方向总是要使引起它的磁通量发生变化的原因。
这意味着在导体中产生的电流方向有一定规律可循。
1.4 感应电动势与电流的关系感应电动势会引起导体中电流的产生,这是由于电动势对自由电子产生的力推动而引起的。
在电磁感应中,感应电动势与电流之间有着密切的通联。
1.5 超导态与电磁感应超导态是指在极低温下某些物质表现出超低电阻的状态,这种状态下电流可以在闭合导体环路中恒定不变地流动,这对于电磁感应现象的研究有着重要的意义。
二、电磁感应的应用2.1 电磁感应现象在发电机中的应用发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置,它的核心部件就是由导体组成的转子与固定不动的定子。
通过转子的运动产生感应电动势,从而实现电能的生成。
2.2 电磁感应现象在变压器中的应用变压器利用电磁感应现象将交流电能的电压大小进行升降,在电力传输过程中担负着重要的作用。
它的工作原理也是基于电磁感应的基本规律。
2.3 电磁感应现象在感应炉中的应用感应炉是一种利用电磁感应产生的感应电流来加热金属材料的设备,它可以快速、高效地进行金属加热,广泛应用于金属加工行业。
2.4 电磁感应在交变电流产生中的应用交变电流是由电磁感应产生的,它在交流电路中起到了至关重要的作用,如交流发电机、变压器等设备中都有着广泛的应用。
2.5 电磁感应在电磁波传播中的应用电磁波的传播也是基于电磁感应的原理,电磁波的发射和接收设备都离不开电磁感应的作用。
—-可编辑修改,可打印——别找了你想要的都有!精品教育资料——全册教案,,试卷,教学课件,教学设计等一站式服务——全力满足教学需求,真实规划教学环节最新全面教学资源,打造完美教学模式物理选修3--2第四章电磁感应知识点汇总(训练版)知识点一、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。
知识点二、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。
知识点三、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。
高三物理选修3-2知识点总结:第四章电磁感应(人教版)第四章:电磁感应本章的主要内容是实验探究,通过亲身实验,理解法拉第是如何发现电磁感应现象的,进而通过实验探究产生感应电流的条件、感应电流的方向及大小,通过实验认识自感现象,并分析其原因援在深刻认识实验现象的基础上,总结相关的物理规律,并结合实际情况灵活应用。
知识构建:新知归纳:●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: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。
物理选修二三知识点总结第一章电磁感应电磁感应是指磁场的变化产生电流的现象。
在电磁感应现象中,如果磁场的变化影响到一个导体,那么在导体中就会产生感应电流。
电磁感应也可以通过运动的磁场产生电流。
这个现象被称为运动电磁感应。
电磁感应在我们的日常生活中有着很广泛的应用,比如发电机、变压器等。
在学习电磁感应的过程中,我们需要了解法拉第电磁感应定律。
这个定律规定,磁通量的变化率与感应电动势大小成正比。
而磁通量是由磁场穿过一个面积所引起的,它是一个与磁场和面积都有关的物理量。
除此之外,我们还需要了解电磁感应中的一些重要公式和概念。
比如感应电动势的计算公式,磁通量和磁感应强度之间的关系,以及感应电流的方向等。
这些概念和公式对于理解电磁感应现象非常重要。
另外,电磁感应还涉及到发电机的原理。
在发电机中,通过旋转的导线在磁场中产生感应电流,从而产生电动势。
这个电动势可以通过一个外部电路来释放能量,实现发电的目的。
第二章电磁波电磁波是一种在空间中传播的电磁辐射。
电磁波不需要介质传播,可以在真空中传播。
电磁波具有很高的速度,是光速的一种表现形式。
电磁波的频率和波长决定了它的特性,包括能量和振幅等。
在学习电磁波的过程中,我们需要了解电磁波的分类和特性。
电磁波可以根据频率分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同种类的电磁波拥有不同的能量和特性。
此外,我们还需要了解一些电磁波的应用。
比如,我们可以利用无线电波进行通信,利用微波进行食品加热,利用红外线进行遥控,利用X射线进行医学影像学,利用γ射线进行放射治疗等。
电磁波在我们的生活中有着非常广泛的应用。
在学习电磁波的过程中,我们还需要了解电磁波的传播和折射规律。
电磁波的传播和折射规律是由麦克斯韦方程组和折射定律所描述的。
这些规律对于理解电磁波的传播和折射过程非常重要。
第三章光的特性光是一种电磁波,可以在真空中传播。
光的主要特性包括反射、折射、干涉和衍射等。
高中物理选修3-2知识点汇总高中物理选修3-2知识点汇总高中物理选修3-2主要涵盖了电磁学的内容,以电磁感应为核心,探究了电磁场的产生和作用。
本文将对选修3-2的内容进行汇总,重点介绍电磁感应、电磁波等重要知识点。
1. 电磁感应:电磁感应是指当导体中的磁通量发生变化时,导体中会产生感应电动势,导致产生感应电流。
电磁感应的重要性在于它是发电原理的基础,也是变压器和电动机等电器的工作原理。
- 导体中感应电动势的大小与导体中的磁通量变化率成正比,即U = -dΦ/dt,其中U为电动势,Φ为磁通量,t为时间。
- 感应电动势的方向由三个规律确定:法拉第电磁感应定律、楞次定律和楞次-菲阻抗定律。
2. 法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律规定了感应电动势的大小和方向。
- 当导体中的磁通量Φ发生变化时,电动势U将引起感应电流流动。
- 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,方向由右手螺旋法确定。
3. 楞次定律:楞次定律是电磁感应的基本规律,主要包括两个方面的内容:- 感应电动势的方向总是使产生它的磁通量发生变化的原因趋于减弱。
- 通过改变线圈中的磁场大小或方向,可以实现电磁感应。
4. 楞次-菲阻抗定律:楞次-菲阻抗定律描述了感应电动势由于电流的存在而受到的阻碍。
- 线圈中的感应电动势会导致感应电流的产生,在电路中形成闭合回路。
- 感应电流会产生磁场,使感应电动势遭到阻碍,即电阻的作用。
5. 电感、自感和互感:电感是指通过导体形成的闭合线圈中,由于电流产生的磁场而导致的自感作用。
- 自感可以通过比例系数L来表示,L=dΦi/di,其中Φi为线圈的磁通量,i为线圈的电流。
- 互感是指两个线圈之间由于彼此磁场的相互作用而产生的感应。
6. 电磁场和电磁波:电磁场是由电荷或电流产生的磁场和电场相互作用而形成的。
- 磁场是由电流形成的,符号为B,单位为特斯拉(T);电场是由电荷形成的,符号为E,单位为牛顿/库仑(C/N)。
高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳展开全文高中知识搜索小程序一、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。
物理选修32知识点总结物理选修3-2知识点总结一、电磁感应与发电机1. 法拉第电磁感应定律- 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
- 感应电流的方向由楞次定律决定。
2. 楞次定律- 感应电流的方向总是试图抵消引起它的磁通量的变化。
3. 电磁感应的三种情况- 导体切割磁感线产生感应电动势。
- 磁场变化引起磁通量变化,产生感应电动势。
- 磁场变化引起导体内部磁畴重新排列,产生感应电动势。
4. 发电机原理- 利用导体切割磁感线产生感应电动势,将机械能转化为电能。
二、交变电流1. 交流电的基本概念- 交流电是指电流的大小和方向随时间周期性变化的电流。
2. 正弦交流电- 交流电的一种基本形式,其大小和方向按照正弦规律变化。
3. 交流电的三要素- 频率:交流电周期性变化的速率。
- 峰值:交流电在一周期内出现的最大值。
- 相位:交流电在时间上的位移。
4. 交流电的表示方法- 解析式表示法:使用正弦函数表示交流电的变化。
- 向量图表示法:在复平面上表示交流电的相位关系。
5. 交流电的功率- 有功功率:交流电做功的速率。
- 无功功率:与磁场和电场建立和消散有关。
- 视在功率:有功功率和无功功率的矢量和。
三、电磁振荡与无线通信1. 电磁振荡- LC振荡电路中电场能和磁场能相互转换,产生振荡。
2. 振荡电路的基本参数- 振荡频率:电路自然振荡的频率。
- 品质因数Q:衡量振荡电路性能的参数。
3. 无线电通信基础- 无线电通信利用电磁波传播信息。
- 调制:将信息信号加到载波上的过程。
- 解调:从调制信号中恢复信息信号的过程。
四、电磁波1. 电磁波的产生- 变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,形成电磁波。
2. 电磁波的性质- 传播速度:在真空中为光速。
- 波长、频率和波速的关系:波长乘以频率等于波速。
3. 电磁谱- 电磁波按照波长或频率的不同分为不同的类型,如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
完整版)高中物理选修3-2知识点总结高中物理选修3-2知识点总结第一章电磁感应1.两个人物:XXX和XXX,分别研究磁生电和电生磁。
2.产生感应电动势的条件是闭合电路和磁通量发生变化。
注意,只具备磁通量发生变化的条件就可以产生感应电动势,而产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
电源内部的电流从负极流向正极。
3.感应电流方向的确定可以用右手定则或楞次定律。
楞次律包含四种阻碍,分别是阻碍原磁通量的变化、阻碍导体间的相对运动、阻碍原电流的变化以及面积有扩大与缩小的趋势。
4.感应电动势大小的计算可以用法拉第电磁感应定律,公式为E=n*(ΔΦ/Δt)。
还有其他计算公式,如求平均值的公式E=n*(ΔΦ/Δt)和求瞬时值的公式E=BLV(导线切割类),以及法拉第电机和闭合电路欧姆定律。
5.感应电流的计算可以用平均电流公式I=E/(R+r)=ΔΦ/(R+r)Δt和瞬时电流公式I=BLV/(R+r)。
6.安培力的计算可以用平均值公式F=BLΔΦ/(R+r)Δt和瞬时值公式F=BIL=B2L2VR/(R+r)。
7.通过的电荷量的计算只能用平均值公式,不能用瞬时值公式。
8.互感是指由于线圈A中电流的变化,它产生的磁通量发生变化,磁通量的变化在线圈B中激发了感应电动势的现象。
9.自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
自感系数的大小取决于线圈的长度、单位长度上的匝数、截面积以及是否有铁心。
自感系数的单位是XXX、毫亨和微亨。
10.涡流是指变压器在工作时,在原、副线圈产生感应电动势的同时,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流的现象。
涡流的应用包括新型炉灶和金属探测器。
第二章交变电流1.正弦交变电流有两个特殊的位置。
电电流,可以减小能量损失,提高输电效率。
2.高压输电的方式:目前主要采用的是交流输电,直流输电则主要用于海底电缆等特殊情况。
3.输电线路的构成:输电线路主要由导线、绝缘子、杆塔等组成。
其中导线又分为裸导线和绝缘导线。
物理选修3-2知识点总结一、电磁感应现象只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化,闭合回路中就会产生感应电流,如果电路不闭合只会产生感应电动势。
这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,是1831年法拉第发现的。
二、感应电流的产生条件1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化,因此研究磁通量的变化是关键,由磁通量的广义公式中φθ·sin(θ是B与S的夹角)看,磁通=B S量的变化∆φ可由面积的变化∆S引起;可由磁感应强度B的变化∆B引起;可由B与S的夹角θ的变化∆θ引起;也可由B、S、θ中的两个量的变化,或三个量的同时变化引起。
2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时,可以产生感应电动势,感应电流,这是初中学过的,其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。
3、产生感应电动势、感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
▲三、法拉第电磁感应定律公式一:。
注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。
2)只与穿过电路的磁通量的变化率有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。
公式中涉及到磁通量的变化量的计算, 对的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与磁场垂直的面积S不变, 磁感应强度发生变化, 由, 此时, 此式中的叫磁感应强度的变化率, 若是恒定的, 即磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。
2)磁感应强度B不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况。
严格区别磁通量, 磁通量的变化量磁通量的变化率, 磁通量, 表示穿过研究平面的磁感线的条数, 磁通量的变化量, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢,公式二: 。
要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直(l ⊥B )。
2)为v 与B 的夹角。
l 为导体切割磁感线的有效长度(即l 为导体实际长度在垂直于B 方向上的投影)。
物理选修3-2知识点归纳一、电磁感应与发电机1. 电磁感应现象- 法拉第电磁感应定律:变化的磁场会在导体中产生电动势。
- 楞次定律:感应电流的方向总是试图抵消引起它的磁场变化。
- 感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
2. 电磁感应的应用- 发电机原理:利用导体在磁场中运动产生感应电动势来发电。
- 交流发电机与直流发电机的区别:交流发电机产生的是交流电,直流发电机通过换向器输出直流电。
3. 电磁感应的计算- 磁通量的计算:Φ = B·A·cosθ,其中B是磁场强度,A是面积,θ是磁场与面积法线之间的夹角。
- 感应电动势的计算:ε = -dΦ/dt,其中ε是感应电动势,dΦ/dt是磁通量的变化率。
二、交变电流1. 交流电的基本概念- 交流电:电流的方向和大小随时间周期性变化的电流。
- 正弦交流电:电流随时间的变化符合正弦规律。
2. 交流电的基本参数- 最大值(峰值):电流或电压在一个周期内的最大值。
- 有效值(RMS):交流电的热效应等效的直流电值。
- 周期和频率:周期是交流电完成一个循环的时间,频率是周期的倒数。
- 相位:描述交流电波形上某点位置的度量。
3. 交流电的计算- 交流电功率的计算:P = Vrms·Irms,其中P是功率,Vrms是电压有效值,Irms是电流有效值。
- 功率因数:表示电路中实际功率与视在功率的比值。
三、电磁波1. 电磁波的产生- 麦克斯韦方程组:描述电磁场的基本规律。
- 电磁波的产生:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,相互垂直并向外传播。
2. 电磁波的性质- 电磁波的传播:不需要介质,可以在真空中传播。
- 电磁波的速度:在真空中的速度等于光速,约为3×10^8 m/s。
- 电磁波的能量:电磁波携带能量,与频率成正比。
3. 电磁波的应用- 无线电通信:利用电磁波传输信息。
- 微波炉:利用微波加热食物。
- 医疗成像:如X射线、MRI等。
高中物理选修3-2知识点56.电磁感应现象Ⅰ只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化,闭合回路中就会产生感应电流,如果电路不闭合只会产生感应电动势。
这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,是1831年法拉第发现的。
57.感应电流的产生条件Ⅱ1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化,因此研究磁通量的变化是关键,由磁通量的广义公式中φθ=B S ·sin (θ是B 与S 的夹角)看,磁通量的变化∆φ可由面积的变化∆S 引起;可由磁感应强度B 的变化∆B 引起;可由B 与S 的夹角θ的变化∆θ引起;也可由B 、S 、θ中的两个量的变化,或三个量的同时变化引起。
2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时,可以产生感应电动势,感应电流,这是初中学过的,其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。
3、产生感应电动势、感应电流的条件:导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体内就产生感应电动势;穿过线圈的磁量发生变化时,线圈里就产生感应电动势。
如果导体是闭合电路的一部分,或者线圈是闭合的,就产生感应电流。
从本质上讲,上述两种说法是一致的,所以产生感应电流的条件可归结为:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
58.法拉第电磁感应定律 楞次定律Ⅱ①电磁感应规律:感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定。
ε=BLv ——当长L 的导线,以速度v ,在匀强磁场B 中,垂直切割磁感线,其两端间感应电动势的大小为ε。
如图所示。
设产生的感应电流强度为I ,MN 间电动势为ε,则MN 受向左的安培力F BIL =,要保持MN以v 匀速向右运动,所施外力BIL F F == ,当行进位移为S 时,外力功W BI L S BILv t ==···。
t 为所用时间。
而在t 时间内,电流做功W I t '=··ε,据能量转化关系,W W '=,则t BILv t I ···=ε。
∴ε=BIv ,M 点电势高,N 点电势低。
此公式使用条件是B I v 、、方向相互垂直,如不垂直,则向垂直方向作投影。
εφ=n t·∆∆,电路中感应电动势的大小跟穿过这个电路的磁通变化率成正比——法拉第电磁感应定律。
如上图中分析所用电路图,在∆t 回路中面积变化∆∆S Lv t =·,而回路跌磁通变化量∆∆∆φ==B S BLv t ··,又知ε=BLv 。
∴εφ=∆∆t 如果回路是n 匝串联,则εφ=nt ∆∆。
公式 εφ=n t ∆∆/。
注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。
2)ε只与穿过电路的磁通量的变化率∆∆φ/t 有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。
公式二: εθ=B l v s i n 。
要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直(l ⊥B )。
2)θ为v 与B 的夹角。
l 为导体切割磁感线的有效长度(即l 为导体实际长度在垂直于B 方向上的投影)。
公式三: ε=LI t ∆∆/。
注意: 1)该公式由法拉第电磁感应定律推出。
适用于自感现象。
2)ε与电流的变化率∆∆I t /成正比。
公式εφ=n t∆∆中涉及到磁通量的变化量∆φ的计算, 对∆φ的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与磁场垂直的面积S 不变, 磁感应强度发生变化, 由∆∆φ=B S , 此时ε=nB t S ∆∆, 此式中的∆∆B t 叫磁感应强度的变化率, 若∆∆B t是恒定的, 即磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。
2)磁感应强度B 不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则∆∆φ=B S ·, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况。
严格区别磁通量φ, 磁通量的变化量∆φB 磁通量的变化率∆∆φt, 磁通量φ=B S ·, 表示穿过研究平面的磁感线的条数, 磁通量的变化量∆φφφ=-21, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率∆∆φt 表示磁通量变化的快慢, εφ=∆∆t , φ大, ∆∆∆φφ及t 不一定大; ∆∆φt 大, φφ及∆也不一定大, 它们的区别类似于力学中的v , tv a v ∆∆=∆及的区别, 另外I 、∆∆∆I I t 及也有类似的区别。
公式ε=B l v 一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同, 对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况, 如何求感应电动势?如图1所示, 一长为l 的导体杆AC 绕A 点在纸面内以角速度ω匀速转动, 转动的区域的有垂直纸面向里的匀强磁场, 磁感应强度为B , 求AC 产生的感应电动势, 显然, AC 各部分切割磁感线的速度不相等,v v l A C==0,ω, 且AC 上各点的线速度大小与半径成正比, 所以AC 切割的速度可用其平均切割速度, 即v v v v l A C C =+==222ω, 故εω=122B l 。
εω=122BL ——当长为L 的导线,以其一端为轴,在垂直匀强磁场B 的平面内,以角速度ω匀速转动时,其两端感应电动势为ε。
如图所示,AO 导线长L ,以O 端为轴,以ω角速度匀速转动一周,所用时间∆t =2πω,描过面积∆S L =π2,(认为面积变化由0增到πL 2)则磁通变化∆φπ=B L ·2。
在AO 间产生的感应电动势εφππωω===∆∆t B L BL 22212/且用右手定则制定A 端电势高,O 端电势低。
εωm n B S =···——面积为S 的纸圈,共n 匝,在匀强磁场B 中,以角速度ω匀速转坳,其转轴与磁场方向垂直,则当线圈平面与磁场方向平行时,线圈两端有最大有感应电动势εm 。
如图所示,设线框长为L ,宽为d ,以ω转到图示位置时,ab 边垂直磁场方向向纸外运动,切割磁感线,速度为v d =ω·2(圆运动半径为宽边d 的一半)产生感应电动势 εωω===BL v BL d BS (212),a 端电势高于b 端电势。
cd 边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动,同理产生感应电动热势εω=12BS 。
c 端电势高于e 端电势。
bc 边,ae 边不切割,不产生感应电动势,b .c 两端等电势,则输出端M .N 电动势为εωm BS =。
如果线圈n 匝,则εωm n B S =···,M 端电势高,N 端电势低。
参照俯示图,这位置由于线圈长边是垂直切割磁感线,所以有感应电动势最大值εm ,如从图示位置转过一个角度θ,则圆运动线速度v ,在垂直磁场方向的分量应为v cos θ,则此时线圈的产生感应电动势的瞬时值即作最大值εεθ=m .cos .即作最大值方向的投影,εωθ=n B S ···cos (θ是线圈平面与磁场方向的夹角)。
当线圈平面垂直磁场方向时,线速度方向与磁场方向平行,不切割磁感线,感应电动势为零。
总结:计算感应电动势公式: εεε=BLv v v 如是即时速度,则为即时感应电动势。
如是平均速度,则为平均感应电动势。
εφε=→nt t t o ∆∆∆∆是一段时间,为这段时间内的平均感应电动势。
,为即时感应电动势。
εω=122BL εωθ=n B S ···cos (θ是线圈平面与磁场方向的夹角)。
()()εωεωθθm n BS n B S ==⎧⎨⎪⎩⎪··线圈平面与磁场平行时有感应电动势最大值····瞬时值公式,是线圈平面与磁场方向夹角cos 注意:公式中字母的含义,公式的适用条件及使用图景。
区分感应电量与感应电流, 回路中发生磁通变化时, 由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流, 在∆t 内迁移的电量(感应电量)为Rn t t R n t R t I q φφε∆=∆∆∆=∆=∆=, 仅由回路电阻和磁通量的变化量决定, 与发生磁通量变化的时间无关。
因此, 当用一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, 线圈里聚积的感应电量相等, 但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同, 外力做功也不同。
②楞次定律:1、1834年德国物理学家楞次通过实验总结出:感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
即磁通量变化产生−→−−感应电流建立−→−−感应电流磁场阻碍−→−−磁通量变化。
2、当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时,用楞次定律判断感应电流的方向。
楞次定律的内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流为磁通量变化。
楞次定律是判断感应电动势方向的定律,但它是通过感应电流方向来表述的。
按照这个定律,感应电流只能采取这样一个方向,在这个方向下的感应电流所产生的磁场一定是阻碍引起这个感应电流的那个变化的磁通量的变化。
我们把“引起感应电流的那个变化的磁通量”叫做“原磁道”。
因此楞次定律可以简单表达为:感应电流的磁场总是阻碍原磁通的变化。
所谓阻碍原磁通的变化是指:当原磁通增加时,感应电流的磁场(或磁通)与原磁通方向相反,阻碍它的增加;当原磁通减少时,感应电流的磁场与原磁通方向相同,阻碍它的减少。
从这里可以看出,正确理解感应电流的磁场和原磁通的关系是理解楞次定律的关键。
要注意理解“阻碍”和“变化”这四个字,不能把“阻碍”理解为“阻止”,原磁通如果增加,感应电流的磁场只能阻碍它的增加,而不能阻止它的增加,而原磁通还是要增加的。
更不能感应电流的“磁场”阻碍“原磁通”,尤其不能把阻碍理解为感应电流的磁场和原磁道方向相反。
正确的理解应该是:通过感应电流的磁场方向和原磁通的方向的相同或相反,来达到“阻碍”原磁通的“变化”即减或增。
楞次定律所反映提这样一个物理过程:原磁通变化时(φ原变),产生感应电流(I 感),这是属于电磁感应的条件问题;感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场(φ感),这就是电流的磁效应问题;而且I 感的方向就决定了φ感的方向(用安培右手螺旋定则判定);φ感阻碍φ原的变化——这正是楞次定律所解决的问题。
这样一个复杂的过程,可以用图表理顺如下:楞次定律也可以理解为:感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因,即只要有某种可能的过程使磁通量的变化受到阻碍,闭合电路就会努力实现这种过程:(1)阻碍原磁通的变化(原始表述);(2)阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”,具体表现为:若产生感应电流的回路或其某些部分可以自由运动,则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化;若引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可动回路发生相对运动,而回路的面积又不可变,则回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动,而回路将发生与磁体同方向的运动;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势;(4)阻碍原电流的变化(自感现象)。