電磁感應(yīng)知識點

1、v1.0可編輯可修改第四章電磁感應(yīng)第一模塊：電磁感應(yīng)、楞次定律（先介紹右手螺旋定則）基礎(chǔ)知識一、劃時代的發(fā)現(xiàn)1、奧斯特夢圓“電生磁”奧斯特實驗：在1820年4月的一次講演中，奧斯特碰巧在南北 方向的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針、當(dāng)電源接通時，小磁針居然轉(zhuǎn) 動了（如右圖）。隨后的實驗證明了電流的確能使磁針偏轉(zhuǎn)，這種作 用稱為電流的磁效應(yīng)。突破：電與磁是聯(lián)系的2、法拉第心系“磁生電”1831年8月29日，法拉第終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)：把兩個線圈繞在同 一鐵環(huán)上（如右圖），一個線圈接入接到電源上，另一個線圈接入“電流 表”，在給一個線圈通電或斷電瞬間，另一個線圈也出現(xiàn)了電流，這種磁 生電的效應(yīng)終于被發(fā)現(xiàn)了。

2、物理學(xué)中把這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng).由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流 二、感應(yīng)電流的產(chǎn)生助你實現(xiàn)青春的夢想1、N極插入、停在線圈中和抽出（S極插入、停在線圈中和抽出）有無感應(yīng) 電流（如圖）。磁鐵動作表針擺動方向磁鐵動作表針擺動力向極插入線圈偏轉(zhuǎn)S極插入線圈偏轉(zhuǎn)N極停在線圈中不偏轉(zhuǎn)S極停在線圈中不偏轉(zhuǎn)N極從線圈中抽出偏轉(zhuǎn)S極從線圈中抽出偏轉(zhuǎn)1夢海教育1v1.0可編輯可修改實驗表明產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁場的變化有關(guān)。2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感應(yīng)線運動時，導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。實驗表明磁場的強弱沒有變化，但是導(dǎo)體棒切割磁感的運動是閉合的回路EFAB包圍的面積在發(fā)生變化。這種情況下線圈中

3、同樣有感應(yīng)電流。3、磁通量定義：磁感應(yīng)強度 B與面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量定義式：巾=BS（B與S垂直）巾=BScos。（。為B與S之間的夾角）單位：韋伯（Wb）物理意義：表示穿過磁場中某個面的磁感線條數(shù)磁通量雖然是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。三、楞次定律1、S極插入線圈和抽出線圈中會有感應(yīng)電流，那么他的方向會如何呢。條形磁鐵運動的情況N極問卜插入線圈N極向上拔出線圈S極問卜拔出線圈S極向上插入線圈原磁場方向（向上或 問卜）問卜問卜向上向上穿過線圈的磁逋量變化情況（增加或減少）增加減少減少增加感應(yīng)電流的方向（流 過靈敏電流計的方 向）向左向右向左向右感應(yīng)電流的磁場方向 （向上或問卜）向上問卜

4、向上向上結(jié)論：楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化2夢海教育助你實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改2、對楞次定律中阻礙二字的正確理解“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指：磁通量增加時，阻礙增加 （感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用）；磁通量減少時，阻礙減少 （感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致，起補償作用），簡稱“增反減同”.3、理解楞次定律的四個層次誰阻礙誰是感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量；阻礙什么阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身；如何阻礙當(dāng)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，當(dāng)磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增反

5、減同”；結(jié)果如何阻礙不是阻止，只是延緩了磁通量變化的快慢，結(jié)果是增加的還是增加，減少 的還是減少。4、楞次定律判斷感應(yīng)電流的基本步驟：第一步：判斷穿過線圈的元磁通量的方向第二步：判斷穿過線圈的元磁通量的變化（增加還是減?。┑谌剑号袛喔袘?yīng)電流的磁場的方向（依據(jù)楞次定律）第四步：判斷感應(yīng)電流的方向（依據(jù)右手螺旋定則）5、楞次定律的推廣含義：1 ）阻礙原磁通的變化2 ）阻礙（導(dǎo)體的）相對運動，簡稱“來拒去留”3 ） 就閉合電路的面積而言，致使電路的面積有收縮或擴張的趨勢。收縮或擴張是為了阻礙電路的面積磁通量的變化。若穿過閉合回路的磁通量增大時，面積有收縮趨勢；若穿過閉合電路的磁通量減少時，面積有增

6、大的趨勢，簡稱口訣：“增縮減擴4）就電流而言，感應(yīng)電流阻礙原電流的變化。即原電流增大時，感應(yīng)電流的方向與原電流 的方向相反；原電流減少時，感應(yīng)電流的方向與原電流的方向相同，簡稱：“增反減同”3夢海教育3助你實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改6、右手定則：伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直傳入掌心，大拇指指向?qū)w運動的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。說明：右手定則是楞次定律的一種特殊情況，這種方法對于閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電流方向的判定非常方便。四、法拉第電磁感應(yīng)定律1、電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，

7、這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。2、表達式： E nt3、法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1) E = n 的兩種基本形式：當(dāng)線圈面積 S不變，垂直于線圈平面的磁場B發(fā)生t變化時，E=nS-B；當(dāng)磁場B不變，垂直于磁場的線圈面積 S發(fā)生變化時，E = n里S。 tt,與。的大小及。 的tBk ,或磁場B不變，面 t(2)感應(yīng)電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率 大小沒有必然聯(lián)系。(3)若 為恒定(如：面積 S不變，磁場B均勻變化, t-為變化量，則感應(yīng)電動勢 E也為變化 t當(dāng)t-0時，E = n的極限值才等于t積S均勻變化，-S k ),則感應(yīng)電動勢恒定。若 t量，e= n 一計算的是At時間內(nèi)平均

8、感應(yīng)電動勢, t瞬時感應(yīng)電動勢。3 .磁通量 、磁通量的變化 、磁通量的變化率 的區(qū)分t(1)磁通量 是指穿過某面積的磁感線的條數(shù)，計算式為=BSsin ,其中0為磁場B與線圈平面S的夾角。(2)磁通量的變化指線圈中末狀態(tài)的磁通量2與初狀態(tài)的磁通量 1之差,=2- 1 ,計算磁通量以及磁通量變化時，要注意磁通量的正負(fù)。(3)磁通量的變化率。磁通量的變化率 是描述磁通量變化快慢的物理量。表示回路t4夢海教育助你實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改中平均感應(yīng)電動勢的大小，是 t圖象上某點切線的斜率。一與 以及沒有必然聯(lián)系。t4 .導(dǎo)體運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1）如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長I,處于勻

9、強磁場中，磁感應(yīng)弓雖度是 B, ab以速度勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢回路在時間t內(nèi)增大的面積為：AS=LvA t穿過回路的磁通量的變化為：=BA S=BL必tE 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：t BLv2） 若導(dǎo)體運動方向跟磁感應(yīng)強度方向有夾角（導(dǎo)體斜 切磁），如圖1所示。產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：EBLvi BLv sine為v與b夾角說明：導(dǎo)線運動方向和磁感線平行時，E=0導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度速度v為平均值（瞬時值）,E就為平均值（瞬時值）（圖1）3）如右圖所示，導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)導(dǎo)線在垂直磁場平面內(nèi)，繞一端 V勻速轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：V平=（

10、0+V） /2=V/2= 3 L/2E=BLV平=BL%/2五、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種分類1、 感生電動勢產(chǎn)生：磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下定向5夢海教育助你實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢定義：有感應(yīng)電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為感應(yīng)電動勢大?。篍= n一 t感生電場方向判斷：右手螺旋定則說明：英國的物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為， 變化的磁場在空間激發(fā)的感應(yīng)電場叫做渦流電場,當(dāng)B增大時電場線是閉合的，其感應(yīng)電場的存在與是否存在閉合回路五官2、動生電動勢產(chǎn)生：導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線時，若果磁場不變化，空間 就不存在感生電場。自由電荷不會

11、受電場力的作用，但是 自由電荷會隨著導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的運動而周到洛倫茲 力，這種情況下產(chǎn)生的電動勢稱為動生電動勢。大?。篍 BLv六、互感和自感1、互感現(xiàn)象定義：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 -互感電動勢.說明：1）互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，且可發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間.2 ）互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳到另一個線圈，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。2、自感現(xiàn)象1 ） 通電自感實驗如圖所示，兩個燈泡 A、A的規(guī)格完全相同，滑動變阻器R和線 圈的L的電阻相同。先閉合 S,調(diào)節(jié)R、R使兩燈均正常發(fā)光。然后斷6夢海教育助你

12、實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改開S。重新接通電路時可以看到，跟有鐵芯的線圈L串連的燈泡 Al卻是逐漸亮起來的，最后兩個燈泡都正常發(fā)光、亮度相同。原因：當(dāng)開關(guān)閉合的瞬間，流過線圈L的電流急劇增大，穿過線圈的磁通量也急劇增加， 這就會在線圈產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動勢。根據(jù)楞次定律，這個感應(yīng)電動勢阻礙線圈中電流的增大，即對燈泡 A的正常發(fā)光起到了 “延緩”的作用，因此燈泡Ai是逐漸變亮的。當(dāng)電路中的電流穩(wěn)定后，線圈中的磁通量不會再發(fā)生變化，阻礙作用消失，流過；兩燈泡的電流相同,亮度相同。2）斷電自感實驗如右圖所示，連接電路，線圈 L的電阻小于燈泡 A的電流。連接 電路，燈泡 A正常發(fā)光。斷開電路，可以

13、看到燈泡 A沒有立即熄滅，相 反，它會很亮地閃一下 。原因：開關(guān)未斷開時，流過線圈間，流過線圈的L的電流急劇減少,L的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流過燈泡 A的電流。在開關(guān)斷開的瞬穿過線圈的磁通量也急劇減少，因而在線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，在線圈L的燈泡A組成的回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這個急劇減少的感應(yīng)電動勢的 電流遠(yuǎn)大于原來流過燈泡 A中的電流，導(dǎo)致燈泡A不到?jīng)]有熄消滅，反而更亮一下才熄滅。3）自感電動勢定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。其效果表現(xiàn)為延緩導(dǎo)體中電流的變化。大?。?Egj = L t方向：當(dāng)流過導(dǎo)體的電流減弱時，E自的方向與原電流的方向相同，當(dāng)流過導(dǎo)體的電流增強時，E自的方向與原電流

14、的方向相反。4）、自感系數(shù)不同的線圈在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動勢不同；在電學(xué)中，用自感系數(shù)來描述線圈的這種特性。用符號“L”表示。決定因素：線圈的橫截面積越大、線圈越長、單位長度上的線圈匝數(shù)越多，自感系數(shù)越7夢海教育助你實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改大；有鐵芯比無鐵芯時自感系數(shù)要大得多。單位：享利，簡稱“享”，符號" H'。常用的有毫享（ mH和微享（H）。1H= 103mH=106H物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)的大小。數(shù)值上等于通過線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。啟動器：基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它是利用窟管內(nèi)的窟氣放電產(chǎn)生輝光的熱效

15、應(yīng)和雙金屬片的熱學(xué)特征，起著自動把電路接通或斷開的作用，相當(dāng)于一個自動開關(guān)。鎮(zhèn)流器：鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，自感系數(shù)很大。在日光燈點燃時，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時高壓加在燈管兩端，促使燈管里的低壓汞蒸氣放電，形成閉合電路；在日光燈正常工作時，利用自感現(xiàn)象，起著降壓限流的作用。日光燈的工作原理：電路結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)開關(guān)接通時，由于燈管里氣體受激發(fā)導(dǎo)電時需要比220V高得多的電壓，此時燈管并沒有通電；電壓加在啟動器兩端，當(dāng)啟動器兩觸片間的電壓增加到某一數(shù)值時，啟動器里的速氣放電而發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使啟動器里U形動觸片膨脹張開，跟靜觸片接觸而把電路導(dǎo)通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和日光燈的燈絲就有電流通過，

16、電路導(dǎo)通后，啟動器中兩觸片間的電壓為零，啟動器里的窗氣停止放電，不產(chǎn)生輝光，U形動觸片冷卻縮回，電路自動斷開。電路斷開的瞬間，由于鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小，會產(chǎn)生很大的自感電動勢，其方向與原先電流方向相同，即與原先加在燈管兩端的電壓方向相同。這個電動勢與原電壓加在一起形成了一個瞬時高壓， 加在燈管兩端，使燈管中的氣體開始放電導(dǎo)通，氣體放電時產(chǎn)生的紫外線打到涂有熒光粉的管壁上，發(fā)出柔和的白光。當(dāng)日光燈正常工作時，燈管的電阻變得很小，只允許通過不大的電流。日光燈使用的是交變電流，其大小和方向都在不斷變化。鎮(zhèn)流器中的線圈會產(chǎn)生一個自感電動勢，阻礙電流8夢海教育助你實現(xiàn)青春的夢想v1.0可編輯可修改的變化。這時，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用 七、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動1、渦流的產(chǎn)生及特點：定義：塊狀金屬在變化的磁場中，或在磁場運動時，金屬塊內(nèi)將產(chǎn) 生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，很像水的旋渦，故叫渦電流，簡稱渦流。渦流的利用：1）如圖所示的高頻感應(yīng)爐，利用渦流的熱效應(yīng)來熔化金屬。交流電的頻率越高， 金屬熔爐中的感應(yīng)電動勢就越大，金屬材料的電阻率越小，產(chǎn)生的渦流熱效應(yīng)就越強。2）高頻感應(yīng)爐優(yōu)點：速度快