电磁感应知识点总结

第16章:电磁感应

一、知识网络

二、重、难点知识归纳

1、 法拉第电磁感应定律

(1)、产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。

以上表述就是充分必要条件。不论什么情况,只要满足电路闭合与磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反之,只要产生了感应电流,那么电路一定就是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,电路中有感应电流产生。这个表述就是充分条件,不就是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。 (2)、感应电动势产生的条件:穿过电路的磁通量发生变化。

闭合电路中磁通量发生变化时产生感应电流

当磁场为匀强磁场,并且线圈平面垂直磁场时磁通量:φ=BS 如果该面积与磁场夹角为α,则其投影面积为S sin α,则磁通量为Φ

=BS sin α。磁通量的单位: 韦伯,符号:Wb 产生感应电流的方法

自感

电磁感应

自感电动势

灯管 镇流器 启动器

闭合电路中的部分导体在做切割磁感线运动 闭合电路的磁通量发生变 感应电流方向的判定 右手定则, 楞次定律 感应电动势的大小

E=BL νsin θ

t

n

E ∆∆=φ 实验:通电、断电自感实验

大小:t

I L

E ∆∆= 方向:总就是阻碍原电流的变化方向

应用

日光灯构造

日光灯工作原理:自感现象

感应现象:

这里不要求闭合。无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。这好比一个电源:不论外电路就是否闭合,电动势总就是存在的。但只有当外电路闭合时,电路中才会有电流。

(3)、引起某一回路磁通量变化的原因

a磁感强度的变化

b线圈面积的变化

c线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化

(4)、电磁感应现象中能的转化

感应电流做功,消耗了电能。消耗的电能就是从其它形式的能转化而来的。

在转化与转移中能的总量就是保持不变的。

(5)、法拉第电磁感应定律:

a决定感应电动势大小因素:穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢

b注意区分磁通量中,磁通量的变化量,磁通量的变化率的不同

—磁通量,—磁通量的变化量,

c定律内容:感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小,与穿过这一电路磁通量的变化率成正比。

(6)在匀强磁场中,磁通量的变化ΔΦ=Φt-Φo有多种形式,主要有:

①S、α不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB∙S sinα

②B、α不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS∙B sinα

③B、S不变,α改变,这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)

在非匀强磁场中,磁通量变化比较复杂。有几

种情况需要特别注意:

①如图16-1所示,矩形线圈沿a→b→c在条形

磁铁附近移动,穿过上边线圈的磁通量由方向向上

减小到零,再变为方向向下增大;右边线圈的磁通量由方向向下减小到

零,再变为方向向上增大。

②如图16-2所示,环形导线a中有顺时针方向的电流,a环外有两个同心导线圈b、c,与环形导线a在同一平面内。当a中的电流增大时,b、

a b

c

图16-1 图16-2

c 线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的,但向里的更多,所以总磁通量向里,a 中的电流增大时,总磁通量也向里增大。由于穿过b 线圈向外的磁通量比穿过c 线圈的少,所以穿过b 线圈的磁通量更大,变化也更大。

③如图16-3所示,虚线圆a 内有垂直于纸面向里的匀强磁场,虚线圆a 外就是无磁场空间。环外有两个同心导线圈b 、c ,与虚线圆a 在同一平面内。当虚线圆a 中的磁通量增大时,与②的情况不同,b 、c 线圈

所围面积内都只有向里的磁通量,且大小相同。因此穿过它们的磁通量与磁通量变化都始终就是相同的。

(7)感应电动势大小的计算式:⎪⎪⎩⎪⎪

⎨

⎧∆∆∆∆=线圈匝数

————n v E s

t Wb

t n E φφ 注:a 、若闭合电路就是一个匝的线圈,线圈中的总电动势可瞧作就是一个线圈感应电动势的n 倍。E 就是时间内的平均感应电动势

(6)几种题型

①线圈面积S 不变,磁感应强度均匀变化:

②磁感强度不变,线圈面积均匀变化:

③B 、S 均不变,线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时,计算式为:

2、 导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算式

(1)、 公式:

(2)、 题型:a 若导体变速切割磁感线,公式中的电动势就是该时刻的瞬时感应电动势。

b 若导体不就是垂直切割磁感线运动,v 与B 有一夹角,如右图16-4:

b

c

图16-3

图16-4

c 若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时,导体上各点的线速度不同,不能用

计算,而应根据法拉第电磁感应定律变成“感应电动势大小等于直线导体在单位时

间内切割磁感线的条数”来计算,如下图16-5: 从图示位置开始计时,经过时间

,导体位置由oa 转到

oa 1,转过的角度

,则导体扫过的面积

切割的磁感线条数(即磁通量的变化量) 单

位

时

间

内

切

割

的

磁

感

线

条

数

为:

,单位时间内切割的磁感线条数(即为磁通量的变化率)等于

感应电动势的大小: 即:

计算时各量单位:

d 、转动产生的感应电动势

①转动轴与磁感线平行。如图16-6,磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外,长L 的金属棒oa 以o 为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。在应用感应电动势的公式时,必须注意其中的速度v 应该指导线上各点的平均速度,在本题中应该就是金属棒中点的速度,因此有22

12L B L BL E ωω=⋅=。

②线圈的转动轴与磁感线垂直。如图,矩形线圈的长、宽分别为L 1、L 2,所围面积为S ,向右的匀强磁场的磁感应强度为B ,线圈绕图16-7示的轴以角速度ω匀速转动。线圈的ab 、cd 两边切割磁感线,产生的感应电动势相加可得E=BS ω。如果线圈由n 匝导线绕制而成,则E=nBS ω。从图16-8示位置开始计时,则感应电动势的瞬时值为e=nBS ωcos ωt 。该结论与线圈的形状与转动轴的具体位置无关(但就是轴必须与B 垂直)。

v

图16-5

图16-6