物理选修3-2-第四章电磁感应总结加习题全解

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第一章 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。

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、产生感应电流的方法 .

(1)磁铁运动。 (2)闭合电路一部分运动。(3)磁场强度B变化或有效面积S变化。

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。

4、分析是否产生感应电流的思路方法 .

(1)判断是否产生感应电流,关键是抓住两个条件:

① 回路是闭合导体回路。

② 穿过闭合回路的磁通量发生变化。

(2)分析磁通量是否变化时,既要弄清楚磁场的磁感线分布,又要注意引起磁通量变化的三种情况:

① 穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。 ② 闭合回路的面积S发生变化。

③ 磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。

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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。 ① 凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。 ② 凡是由磁通量的减少引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。 (2)“阻碍”的形式 .

(1)就磁通量而言,感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化(.“增反减同”) (2)就电流而言,感应电流的磁场阻碍原电流的变化,即原电流增大时,感应感应电流的效电流磁场方向与原电流磁场方向相反;原电流减小时,感应电流磁场方向与原电果总是要反抗流磁场方向相同. (“增反减同”) (或阻碍)引(3)就相对运动而言,由于相对运动导致的电磁感应现象,感应电流的效果阻起感应电流的碍相对运动.(“来拒去留”) 原因 (4)就闭合电路的面积而言,电磁感应应致使回路面积有变化趋势时,则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化.(“增缩减扩”) (3)适用范围:一切电磁感应现象 . (4)研究对象:整个回路 . (5)使用楞次定律的步骤:

① 明确(引起感应电流的)原磁场的方向 .

② 明确穿过闭合电路的磁通量(指合磁通量)是增加还是减少 . ③ 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向 . ④ 利用安培定则确定感应电流的方向 .

2、右手定则 .

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(1)内容:伸开右手,让拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直(或

倾斜)从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)作用:判断感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系。 (3)适用范围:导体切割磁感线。 (4)研究对象:回路中的一部分导体。

3、“三定则” . 比较项目 基本现象 右 手 定 则 部分导体切割磁感线 判断磁场B、速度v、感作用 应电流I方向关系 v (因) 图例 (果) × B ○F (果) 方向 ×(因) ○B 方向关系 · × (果) · · × × · × (因) 左 手 定 则 安 培 定 则 磁场对运动电荷、电流的作用力 运动电荷、电流产生磁场 判断磁场B、电流I、磁场力F电流与其产生的磁场间的四、法拉第电磁感应定律 .

1、法拉第电磁感应定律 .

(1)内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。 (2)公式:E?????(单匝线圈) 或 E?n(n匝线圈). ?t?t 对表达式的理解:

① 在E?n??中(这里的ΔΦ取绝对值,所以此公式只计算感应电动势E的大小,E的方向根据?t楞次定律或右手定则判断),E的大小是由匝数及磁通量的变化率(即磁通量变化的快慢)决定的,与Φ或ΔΦ之间无大小上的必然联系(类比学习:关系类似于a、v和Δv的关系)。

② 当Δt较长时,E?n??求出的是平均感应电动势;当Δt?t随意编辑

趋于零

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时,E?n??求出的是瞬时感应电动势。 ?t 2、E=BLv的推导过程 .

若导体斜切磁感线(即导线运动方向与导线本身垂直, 但跟磁感强度方向有夹角),如图所示,则感应电动势为

E=BLvsinθ

3、E=BLv的四个特性 . (1)相互垂直性 .

公式E=BLv是在一定得条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,还需要B、L、v三者相互垂直,

实际问题中当它们不相互垂直时,应取垂直的分量进行计算。

(2)L的有效性 . 有效长度——直导线(或弯曲导线)在垂直速度方向上的投影长度.

E=BL(vsinθ)或E=Bv(Lsinθ) E = B·2R· (3)瞬时对应性 .

对于E=BLv,若v为瞬时速度,则E为瞬时感应电动势;若v是平均速度,则E为平均感应电动势。 (4)v的相对性 . 公式E=BLv中的v指导体相对磁场的速度,并不是对地的速度。 4、公式E?n 研究对象 区 别 适用范围 各种电磁感应现象 一般情况下,求得的是Δt内的平均感应电计算结果 动势 随意编辑

??和E=BLvsinθ的区别和联系 . ?t??E?n ?t整个闭合电路 E=BLvsinθ 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 只适用于导体切割磁感线运动的情况 一般情况下,求得的是某一时刻的瞬时感应电动势 精品文档

常用于磁感应强度B变化所产生的电磁感适用情形 应现象(磁场变化型) 常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(切割型) E=Blvsinθ是由E?n联系 ??在一定条件下推导出来的,该公式可看作法拉第电磁感应?t定律的一个推论或者特殊应用。

① 求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时,两个公式都可以用。

② 求解某一过程(或某一段时间)内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量(q=IΔt)等问题,应选用E?n?? . ?t③ 求解某一位置(或某一时刻)的感应电动势,计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题,应选用E=BLvsinθ 。

六、自感现象及其应用 .

1、自感现象 .

(1)自感现象与自感电动势的定义:

当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。这种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。这种现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势。 E?L?I, 自感系数L的单位是亨特(H),自感系数L的大小是由线圈本身的特性决定的:线圈?t越粗、越长、匝数越密,它的自感系数就越大,有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的大得多。

(2)通电自感和断电自感的比较

通电自 电路 现象 接通电源的瞬间,灯泡L2马上变亮,而灯泡L1是逐渐变亮 . 随意编辑

自感电动势的作用 阻碍电流的增加

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