高中物理选修3-2第一章知识点详解版word版本

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。 注:第(1)(2)种方法产生的电流叫“动生电流”,第(3)种方法产生的电流叫“感

生电流”。不管是动生电流还是感生电流,我们都统称为“感应电流”。

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。 注意:第②点强调的是磁通量“变化”,如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化,

那么不论低通量有多大,也不会产生感应电流。

(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。

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)楞次定律的因果关系:

闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的出现

是感应电流存在的结果,简要地说,只有当闭合电路中的磁通量发生变化时,才会

有感应电流的磁场出现。

(3)“阻碍”的含义 .

①“阻碍”可能是“反抗”,也可能是“补偿”.

当引起感应电流的磁通量(原磁通量)增加时,感应电流的磁场就与原磁场的

方向相反,感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加;当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相同,感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。(“增反减同”)

②“阻碍”不等于“阻止”,而是“延缓”.

感应电流的磁场不能阻止原磁通量的变化,只是延缓了原磁通量的变化。当由

于原磁通量的增加引起感应电流时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了,但磁通量仍在增加,不影响磁通量最终的增加量;当由于原磁通量的减少而引起感应电流时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了,但磁通量仍在减少,不影响磁通量最终的减少量。即感应电流的磁场延缓了原磁通量的变化,而不能使原磁通量停止变化,该变化多少磁通量最后还是变化多少磁通量。 ③“阻碍”不意味着“相反”.

在理解楞次定律时,不能把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向与原磁

场的方向相反。事实上,它们可能同向,也可能反向。(“增反减同”)

(4)“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,在客服这种阻

碍的过程中,其他形式的能转化成电能。

(5)“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”) 感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因 (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流磁场方向相同. (“增反减同”) (3)就相对运动而言,由于相对运动导致的电磁感应现象,感应电流的效果阻碍相对运动.(“来拒去留”) (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”) (6)适用范围:一切电磁感应现象 .

(7)研究对象:整个回路 . (8)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 .

(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。 (5)右手定则与楞次定律的联系和区别 .

① 联系:右手定则可以看作是楞次定律在导体运动情况下的特殊运用,用右手定则和

楞次定律判断感应电流的方向,结果是一致的。

② 区别:右手定则只适用于导体切割磁感线的情况(产生的是“动生电流”),不适合

导体不运动,磁场或者面积变化的情况,即当产生“感生电流时,不能用右手定则进行判断感应电流的方向。也就是说,楞次定律的适用范围更广,但是在导体切割磁感线的情况下用右手定则更容易判断。

3、“三定则” . 比较项目 基本现象 作用 右 手 定 则 部分导体切割磁感线 判断磁场B、速度v、感应电流I方向关系 v (因) 图例 (果) × B ○F (果) 因果关系 应用实例 因动而电 发电机 因电而动 电动机 电流→磁场 电磁铁 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方向 ×(因) ○B 电流与其产生的磁场间的方向关系 · × (果) · · × × · × (因) 【小技巧】:左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”。“力”的最后一笔“丿”方向向左,用左手;“电”的最后一笔“乚”方向向右,用右手。

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 E∝

???????E?k 。 对于公式E?k,k为比例常数,当E、ΔΦ、Δt?t?t?t??均取国际单位时,k=1,所以有E? 。若线圈有n匝,且穿过每匝线圈的磁

?t通量变化率相同,则相当于n个相同的电动势为E?n??串联,所以整个线圈中电动势?t?? (本式是确定感应电动势的普遍规律,适用于所有电路,此时电路?t??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,?t不一定闭合). ② 在E?nE的方向根据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)。 ③ 当Δt较长时,E?n????求出的是平均感应电动势;当Δt趋于零时,E?n?t?t求出的是瞬时感应电动势。

2、E=BLv的推导过程 .

如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度是B ,ab以速度v匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?

推导:回路在时间t内增大的面积为:ΔS=L(vΔt) .

穿过回路的磁通量的变化为:ΔΦ = B·ΔS= BLv·Δt . 产生的感应电动势为:

E???BLv??t??BLv ?t?t (v是相对于磁场的速度).

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

(斜切情况也可理解成将B分解成平行于v和垂直于v两个分量)

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。

若B、L、v三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行,感应电动势为零。 (2)L的有效性 .

公式E=BLv是磁感应强度B的方向与直导线L及运动方向v两两垂直的情形下,

导体棒中产生的感应电动势。L是直导线的有效长度,即导线两端点在v、B所决定平面的垂线方向上的长度。实际上这个性质是“相互垂直线”的一个延伸,在此是分解L,事实上,我们也可以分解v或者B,让B、L、v三者相互垂直,只有这样才能直接应用公式E=BLv。

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