(完整版)高中物理选修3-2第一章知识点详解版
(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:a.法拉第:磁生电b.奥期特:电生磁2.产生条件:a.闭合电路b.磁通量发生变化 注意:①产生感应电动势的条件是只具备b②产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
③电源内部的电流从负极流向正极。
3.感应电流方向的叛定: (1).方法一:右手定则 (2).方法二:楞次定律:(理解四种阻碍) ①阻碍原磁通量的变化(增反减同) ②阻碍导体间的相对运动(来拒去留) ③阻碍原电流的变化(增反减同) ④面积有扩大与缩小的趋势(增缩减扩) 4. 感应电动势大小的计算: (1).法拉第电磁感应定律: a.内容:b.表达式:t n E ∆∆⋅=φ (2).计算感应电动势的公式 ①求平均值:t n E ∆∆⋅=φ_②求瞬时值:E=BLV (导线切割类) ③法拉第电机:ω221BL E =④闭合电路殴姆定律:)r (R I E +=感5.感应电流的计算: 平均电流:tr R r R E I ∆+∆=+=)(_φ 瞬时电流:rR BLVr R E I +=+=6.安培力计算: (1)平均值:tBLqt r )(R BL L I B F∆=∆+∆==φ__(2). 瞬时值:rR VL B BIL F +==227.通过的电荷量:rR q tI +∆=-=∆⋅φ注意:求电荷量只能用平均值,而不能用瞬时值。
8.互感: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。
这种现象叫互感。
9.自感现象:(1)定义: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。
(2)决定因素:线圈越长, 单位长度上的匝数越多, 截面积越大, 它的自感系数就越大。
另外, 有铁心的线圈的自感系数比没有铁心时要大得多。
(3)类型:通电自感和断电自感 (4)单位:亨利(H )、毫亨(mH ),微亨(μH )。
10.涡流及其应用(1)定义:变压器在工作时,除了在原、副线圈产生感应电动势外,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。
物理选修3 2知识点总结
物理选修3 2知识点总结第一章电荷与电场1.1 电荷的基本性质1.1.1 电荷的定义电荷是构成物质的一种基本性质,有正负之分。
相同电荷相斥,不同电荷相吸。
1.1.2 电荷的守恒封闭系统中的总电荷守恒,即电荷不会增加或减少。
1.1.3 电荷的离散化电荷是离散的,它们只能是整数倍的基本电荷。
1.2 电场的产生1.2.1 电荷产生电场电荷周围存在电场,电场由正电荷指向负电荷,大小与电荷的大小和距离有关。
1.2.2 电场的定义电场是空间中某一点单位正电荷所受的力,大小为F=qE。
1.2.3 电场的叠加原理多个电荷产生的电场可以叠加,合成电场为各个电场矢量和。
1.2.4 电场的三种表达形式电场可以用电场线、电场强度分布图和电场力线图来表示。
1.3 电荷在电场中的运动1.3.1 电荷在电场中受力电荷在电场中受到电场力F=qE。
1.3.2 电荷在电场中的加速度电荷在电场中受到的电场力会导致电荷产生加速度a=qE/m。
1.3.3 电荷在电场中的运动轨迹电荷在电场中运动的轨迹依赖于开始的初速度和角度,可以是直线、椭圆、抛物线或者双曲线。
1.4 高中物理常见问题探究1.4.1 电场强度的方向问题1.4.2 电势能公式的导出1.4.3 电势差和电势能的关系第二章电容器2.1 电容的定义2.1.1 电容的概念电容是指某两导体之间存储电荷的能力,记为C。
2.1.2 电容的基本单位电容的基本单位是法拉(F)。
2.2 平行板电容器2.2.1 平行板电容器的构成平行板电容器由两块平行金属板组成。
2.2.2 平行板电容器的电容公式平行板电容器的电容公式为C=ε0S/d。
2.2.3 平行板电容器的等效电容连接在串联或并联平行板电容器的等效电容可以根据串联与并联的原理求出。
2.3 圆板电容器2.3.1 圆板电容器的构成圆板电容器由两块圆形金属板组成。
2.3.2 圆板电容器的电容公式圆板电容器的电容公式为C=πε0R。
2.3.3 圆板电容器的等效电容串联或并联连接的圆板电容器的等效电容可以根据串联与并联的原理求出。
高中物理选修3-2知识点总结
高中物理选修3-2知识点总结高中物理选修3-2的知识点总结如下:1. 电流(I)的概念: 电流指单位时间内通过导体横截面的电荷量,其单位为安培(A),符号为I。
2. 电流的大小:电流的大小与通过导体的电荷量和通过导体的时间成正比。
数学上可以表示为I = ΔQ/Δt,其中ΔQ表示通过导体的电荷量,Δt表示通过导体的时间。
3. 电流的方向:在直流电路中,电流的方向与正电荷流动的方向相同;在交流电路中,电流的方向会周期性地改变。
4. 电阻(R)的概念:电阻指导体阻碍电流通过的程度,其单位为欧姆(Ω),符号为R。
5. 电阻的计算:电阻的大小与导体材料的特性以及导体的几何形状有关。
数学上可以表示为R = ρ× (L/A),其中ρ表示导体的电阻率,L表示导体的长度,A表示导体的横截面积。
6. 电阻的串联和并联:在串联电路中,电阻依次连接,总电阻等于各个电阻之和;在并联电路中,电阻同时连接,总电阻是各个电阻倒数之和的倒数。
7. 欧姆定律:欧姆定律描述了电流、电压和电阻之间的关系,可以表示为U = I ×R,其中U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
8. 电功(W)的概念:电功指电流在电路中进行的能量转化,其单位为焦耳(J),可以表示为W = U × I × t,其中U表示电压,I表示电流,t表示时间。
9. 电功率(P)的概念:电功率指单位时间内进行的电功,其单位为瓦特(W),可以表示为P = U × I,其中U表示电压,I表示电流。
10. 电能(E)的概念:电能指电流在电路中的能量转化,其单位为焦耳(J),可以表示为E = U × I × t,其中U表示电压,I表示电流,t表示时间。
物理选修3-2部分知识点
知识点
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
BS·sin B与S的夹角)看,
S引起;可由磁感应强度B B引起;可由B与S
也可由B、S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。
(完整版)高中物理选修3-2课后习题答案及解释
电磁感应和楞次定律1. 答案:CD详解:导体棒做匀速运动,磁通量的变化率是一个常数,产生稳恒电流,那么被线圈缠绕的磁铁将产生稳定的磁场,该磁场通过线圈 c 不会产生感应电流;做加速运动则可以;2.答案:C详解:参考点电荷的分析方法,S 磁单极子相当于负电荷,那么它通过超导回路,相当于向左的磁感线通过回路,右手定则判断,回路中会产生持续的adcba 向的感应电流;3.答案:A详解:滑片从 a 滑动到变阻器中点的过程,通过 A 线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出,产生向右的磁场,而且滑动过程中,电阻变大,电流变小,所以磁场逐渐变小,所以此时 B 线圈要产生向右的磁场来阻止这通过 A 线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出种变化,此时通过R 点电流由c流向d;从中点滑动到b的过程,通过A线圈的电流从固定接口流入,从滑片流出,产生向左的磁场,在滑动过程中,电阻变小,电流变大,所以磁场逐渐变大,所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这种变化,通过R的电流仍从c流向d o4.答案:B详解:aob 是一个闭合回路,oa 逆时针运动,通过回路的磁通量会发生变化,为了阻止这种变化,ob 会随着oa 运动;5.答案:A详解:开关在 a 时,通过上方的磁感线指向右,开关断开,上方的磁场要消失,它要阻止这种变化,就要产生向右的磁场来弥补,这时通过R2的电流从c指向d;开关合到b上时,通过上方线圈的磁场方向向左,它要阻止这种变化,就要产生向右的磁场来抵消,这时通过R2的电流仍从c指向d;6.答案:AC详解:注意地理南北极与地磁南北极恰好相反,用右手定则判断即可。
电磁感应中的功与能1.答案:C、D详解:ab 下落过程中,要克服安培力做功,机械能不守恒,速度达到稳定之前其减少的重力势能转化为其增加的动能和电阻增加的内能,速度达到稳定后,动能不再变化,其重力势能的减少全部转化为电阻增加的内能。
选CD2.答案:A详解:E=BLvI=E/R=BLv/RF=BIL=B A2L A2v/R W=Fd=B A2L A2dv/R=B A2SLv/R, 选A3.答案:B、C详解:开始重力大于安培力,ab 做加速运动,随着速度的增大,安培力增大,当安培力等于重力时,加速度为零;当速度稳定时达到最大,重力的功率为重力乘以速度,也在此时达到最大,最终结果是安培力等于重力,安培力不为0,热损耗也不为0.选BC4. 答案:(1) 5m/s。
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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=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: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: 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。
高中物理选修3-2第一章知识点详解版
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。
物理选修3-2知识点总结
物理选修3-2知识点总结物理选修3-2是高中物理的一门选修课程,主要涉及到光学和电磁学两个方向的内容。
在这门课程中,我们将学习有关光的传播和电磁波的性质,探索电磁波的产生和应用,以及了解光学和电磁学在现实生活中的重要性。
以下是物理选修3-2的知识点总结:1. 光的传播:- 光的直线传播和光的速度:光在真空和空气中以光速传播,光在不同介质中的传播速度与介质的折射率有关。
- 光线的属性:光线是直线的;光的传播遵循反射定律和折射定律。
- 光的波特性和粒子性:光既有波动性,也有粒子性;光的波长、频率和能量之间存在关系。
2. 光的折射和反射:- 光的反射定律:入射角等于反射角,光线在反射平面上反射。
- 光的折射定律:入射角、折射角和介质折射率之间存在一定关系,用斯涅尔定律来描述。
- 全反射现象:当光从光密介质射向光疏介质时,入射角大于一个临界角时,光将完全发生反射。
3. 透镜和成像:- 透镜的性质:凸透镜和凹透镜的特点和成像规律。
- 成像公式:通过透镜的物体和像的位置关系,可以得到成像公式。
- 光的色散现象:光在经过透镜等光学仪器时,不同波长的光经折射后出现分离现象,形成七彩光谱。
4. 光的干涉和衍射:- 光的干涉:光波的叠加所产生的干涉现象,分为等厚干涉和薄膜干涉。
- 光的衍射:光波在通过小孔或障碍物边缘时发生弯曲和扩散的现象。
- 干涉和衍射的应用:干涉现象在光学仪器和科学研究中有广泛应用,衍射现象在成像和光的分析中有重要作用。
5. 电磁波的性质和产生:- 电磁波的特点:电磁波由电场和磁场构成,横波传播。
- 电磁波的频率和波长:电磁波的频率和波长之间存在倒数关系。
- 电磁波的产生和传播:电磁波可以通过天线、振荡电路等装置产生,并以光速在空间中传播。
6. 电磁波的谱系和应用:- 电磁波谱:电磁波根据频率不同可分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频率区间。
- 电磁波的应用:电磁波在通信、遥感、医学影像等领域有着广泛应用。
物理选修3-2知识点归纳
物理选修3-2知识点归纳第一章:1.感应电动势的大小计算公式1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}2)E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA 为v或L与磁感线的夹角。
{L:有效长度(m)}3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)} 计算公式△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,t:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}△特别注意Φ,△Φ,△Φ/△t无必然联系,E与电阻无关E=n△Φ/△t 。
电动势的单位是伏V ,磁通量的单位是韦伯Wb ,时间单位是秒s。
5.楞次定律楞次定律是一条电磁学的定律,从电磁感应得出感应电动势的方向。
其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向。
它是由俄国物理学家海因里希·楞次在1834年发现的。
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。
注意:“阻碍”不是“相反”,原磁通量增大时方向相反,原磁通量减小时方向相同;“阻碍”也不是阻止,电路中的磁通量还是变化的.1833年, 楞次在概括了大量实验事实的基础上,总结出一条判断感应电流方向的规律,称为楞次定律( Lenz law )。
楞次定律可表述为:闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律也可简练地表述为:感应电流的效果,总是阻碍引起感应电流的原因。
高中物理选修3-2知识点详细汇总
高中物理选修3-2知识点详细汇总电磁感应现象愣次定律一、电磁感应1.电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
产生的电流叫做感应电流.2.产生感应电流的条件:闭合回路中磁通量发生变化3. 磁通量变化的常见情况 (Φ改变的方式):①线圈所围面积发生变化,闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致Φ变化;其实质也是B不变而S增大或减小②线圈在磁场中转动导致Φ变化。
线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。
如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。
③磁感应强度随时间(或位置)变化,磁感应强度是时间的函数;或闭合回路变化导致Φ变化(Φ改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势,若线圈或线框是闭合的.则在线圈或线框中产生感应电流,因此产生感应电流的条件就是:穿过闭合回路的磁通量发生变化.4.产生感应电动势的条件:成闭合回路,四指指向高电势.⑤“因电而动”用左手定则.“因动而电”用右手定则.⑥应用时要特别注意:四指指向是电源内部电流的方向(负→正).因而也是电势升高的方向;即:四指指向正极。
导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例.用右手定则能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为简便.2.楞次定律(1)楞次定律(判断感应电流方向):感应电流具有这样的方向,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(感应电流的) 磁场 (总是) 阻碍 (引起感应电流的磁通量的)变化原因产生结果;结果阻碍原因。
(定语) 主语 (状语) 谓语 (补语) 宾语(2)对“阻碍”的理解注意“阻碍”不是阻止,这里是阻而未止。
阻碍磁通量变化指:磁通量增加时,阻碍增加(感应电流的磁场和原磁场方向相反,起抵消作用);磁通量减少时,阻碍减少(感应电流的磁场和原磁场方向一致,起补偿作用),简称“增反减同”.(3)楞次定律另一种表达:感应电流的效果总是要阻碍..(.或反抗...).产生感应电流的原因. (F安方向就起到阻碍的效果作用)即由电磁感应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势。
完整版)高中物理选修3-2知识点详细汇总
完整版)高中物理选修3-2知识点详细汇总电磁感应现象和法拉第-楞次定律电磁感应是指当磁通量穿过闭合回路发生变化时,会在回路中产生电流的现象。
这个产生的电流被称为感应电流。
产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。
磁通量变化的常见情况包括线圈所围面积发生变化,线圈在磁场中转动导致Φ变化,以及磁感应强度随时间或位置变化。
磁通量改变的最直接结果是产生感应电动势。
如果线圈或线框是闭合的,那么就会在其中产生感应电流。
产生感应电动势的条件是穿过线圈的磁通量发生变化。
感应电流的方向可以通过右手定则来判定。
这个定则要求伸开右手,让磁感线垂直穿过手心,然后让大拇指指向导线运动的方向。
四指所指的方向即为感应电流方向。
需要注意的是,右手定则仅适用于导体切割磁感线时,而且应用时要注意磁场方向、运动方向和感应电流方向三者互相垂直。
总之,电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,就会有感应电流,否则只会出现感应电动势。
通过右手定则可以判定感应电流的方向。
导体在磁场中切割磁感线会引起感应电流,这是磁通量发生变化引起感应电流的特例。
因此,判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例。
虽然可以用右手定则判断导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流的方向,但使用楞次定律判定更为方便。
楞次定律是用来判断感应电流方向的,其规定感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
这里的“阻碍”并不是指完全阻止,而是指阻止磁通量变化的速率。
当磁通量增加时,感应电流的磁场和原磁场方向相反,起到抵消作用;当磁通量减少时,感应电流的磁场和原磁场方向一致,起到补偿作用,简称“增反减同”。
因此,楞次定律也可以表述为感应电流的效果总是要阻碍或反抗产生感应电流的原因。
楞次定律还可以从能量守恒的角度表述,即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
此外,楞次定律还有一个特例,即右手定则,用于判定感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。
楞次定律的应用包括两种情况:一是磁场不变,导体回路相对磁场运动;二是导体回路不动,磁场发生变化。
(完整版)高二物理--选修3-2知识点复习
2018 年高二物理选修3-2知识点复习知识点一:电磁感觉现象Ⅰ只需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觉电流,假如电路不闭合只会产生感觉电动势。
这类利用磁场产生电流的现象叫电磁感觉,是1831 年法拉第发现的。
知识点二:感觉电流的产生条件Ⅱ1、回路中产生感觉电动势和感觉电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化,所以研究磁通量的变化是重点,由磁通量的广义公式中B· S sin(是B与S的夹角)看,磁通量的变化可由面积的变化S 惹起;可由磁感觉强度 B 的变化 B 惹起;可由B与S的夹角的变化惹起;也可由B、 S、中的两个量的变化,或三个量的同时变化惹起。
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,能够产生感觉电动势,感觉电流,这是初中学过的,其实质也是闭合回路中磁通量发生变化。
3、产生感觉电动势、感觉电流的条件: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,线圈里就产生感觉电动势。
假如导体是闭合电路的一部分,或许线圈是闭合的,就产生感觉电流。
从实质上讲,上述两种说法是一致的,所以产生感觉电流的条件可归纳为:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
三、法拉第电磁感觉定律楞次定律Ⅱ①电磁感觉规律:感觉电动势的大小由法拉第电磁感觉定律确立。
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,其两头间感觉电动势的大小为。
以下图。
设产生的感觉电流强度为I , MN 间电动势为,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F' FBIL,当前进位移为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 ,据能量转变关系,W' W ,则 I · ·t BILv ·t 。
(完整版)高中物理选修3-2知识点清单(非常详细)
(完整版)高中物理必修3-2知识点清单(非常详细)第一章 电磁感应第二章 楞次定律和自感现象一、磁通量1.定义:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S 和B 的乘积. 2.公式:Φ=B ·S .3.单位:1 Wb =1_T ·m 2.4.标矢性:磁通量是标量,但有正、负. 二、电磁感应 1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象. 2.产生感应电流的条件(1)电路闭合;(2)磁通量变化. 3.能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能.特别提醒:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.三、感应电流方向的判断 1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. (2)适用情况:所有的电磁感应现象. 2.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.3.楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以理解为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因,推论如下:(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”; (2)阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”; (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”四、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势(1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势.产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,导体的电阻相当于电源内阻.(2)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即I =ER +r.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式:E =n ΔΦΔt,n 为线圈匝数.3.导体切割磁感线的情形(1)若B 、l 、v 相互垂直,则E =Blv .(2)若B ⊥l ,l ⊥v ,v 与B 夹角为θ,则E =Blv sin_θ. 五、自感与涡流 1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.(2)表达式:E =L ΔIΔt.(3)自感系数L 的影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关. 2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的旋涡状的感应电流. (1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动.(2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.考点一 公式E =n ΔΦ/Δt 的应用 1.感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系.(2)当ΔΦ仅由B 引起时,则E =n S ΔB Δt ;当ΔΦ仅由S 引起时,则E =n B ΔSΔt.2.磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ-t 图象上某点切线的斜率.3.应用电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E =n ΔΦΔt求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.(2)利用公式E =nS ΔBΔt求感应电动势时,S 为线圈在磁场范围内的有效面积.(3)通过回路截面的电荷量q 仅与n 、ΔΦ和回路电阻R 有关,与时间长短无关.推导如下:q =I Δt =n ΔΦΔtR Δt =n ΔΦR.考点二 公式E =Blv 的应用 1.使用条件本公式是在一定条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,还需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,公式可为E =Blv sin θ,θ为B 与v 方向间的夹角.2.使用范围导体平动切割磁感线时,若v 为平均速度,则E 为平均感应电动势,即E =Bl v .若v 为瞬时速度,则E 为相应的瞬时感应电动势.3.有效性公式中的l 为有效切割长度,即导体与v 垂直的方向上的投影长度.例如,求下图中MN 两点间的电动势时,有效长度分别为甲图:l=cd sin 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,l=2R;沿v2方向运动时,l=0;沿v3方向运动时,l=R.4.相对性E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动,应注意速度间的相对关系.考点三自感现象的分析1.自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加.(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流的减小,使其缓慢地减小.2.自感现象的四个特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.3.自感现象中的能量转化通电自感中,电能转化为磁场能;断电自感中,磁场能转化为电能.4.分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程,线圈中电流逐渐变大,断电过程,线圈中电流逐渐变小,方向不变.此时线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回路.(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断,在于对电流大小的分析,若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭.六、电磁感应中的电路问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电阻.2.电源电动势和路端电压 (1)电动势:E =Blv 或E =n ΔΦΔt . (2)路端电压:U =IR =ER +r·R .二、电磁感应中的图象问题 1.图象类型(1)随时间t 变化的图象如B -t 图象、Φ-t 图象、E -t 图象和i -t 图象. (2)随位移x 变化的图象如E -x 图象和i -x 图象. 2.问题类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象.(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量. (3)利用给出的图象判断或画出新的图象.考点一 电磁感应中的电路问题1.对电源的理解:在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就是电源,如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等.这种电源将其他形式的能转化为电能.2.对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电容等电学元件组成.3.解决电磁感应中电路问题的一般思路:(1)确定等效电源,利用E =n ΔΦΔt或E =Blv sin θ求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向.(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系),画出等效电路图.(3)利用电路规律求解.主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解. 4.(1)对等效于电源的导体或线圈,两端的电压一般不等于感应电动势,只有在其电阻不计时才相等.(2)沿等效电源中感应电流的方向,电势逐渐升高. 考点二 电磁感应中的图象问题 1.题型特点一般可把图象问题分为三类:(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量; (3)根据图象定量计算. 2.解题关键弄清初始条件,正负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进、出磁场的转折点是解决问题的关键.3.解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类,即是B -t 图象还是Φ-t 图象,或者是E -t 图象、I -t 图象等; (2)分析电磁感应的具体过程;(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式; (5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等; (6)画出图象或判断图象.4.解决图象类选择题的最简方法——分类排除法.首先对题中给出的四个图象根据大小或方向变化特点分类,然后定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是用物理量的方向,排除错误选项,此法最简捷、最有效.第三章 交变电流 传感器一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流. 2.正弦交流电(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. (2)中性面①定义:与磁场方向垂直的平面.②特点:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零.线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次.(3)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线.二、描述交变电流的物理量1.交变电流的周期和频率的关系:T =1f.2.峰值和有效值(1)峰值:交变电流的峰值是它能达到的最大值.(2)有效值:让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交变电流的有效值.(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系IU E 3.平均值:E =n ΔΦΔt=BL v .考点一 交变电流的变化规律1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)图象2.(1)线圈平面与中性面重合时,S ⊥B ,Φ最大,ΔΦΔt=0,e =0,i =0,电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时,S ∥B ,Φ=0,ΔΦΔt最大,e 最大,i 最大,电流方向不改变.3.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关.(2)注意峰值公式E m =nBS ω中的S 为有效面积. (3)在解决有关交变电流的图象问题时,应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来,再根据特殊位置求特征解.考点二 交流电有效值的求解 1.正弦式交流电有效值的求解 利用I =I m2,U =U m 2,E =E m2计算.2.非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算.注意“三同”:即“相同电阻”,“相同时间”内产生“相同热量”.计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期.考点三 交变电流的“四值”的比较1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度ω,ω=2πT=2πf .(2)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式E m =nBS ω求出相应峰值. (3)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式. ①线圈从中性面位置开始转动,则i -t 图象为正弦函数图象,函数式为i =I m sin ωt . ②线圈从垂直中性面位置开始转动,则i -t 图象为余弦函数图象,函数式为i =I m cos ωt三、变压器原理1.工作原理:电磁感应的互感现象. 2.理想变压器的基本关系式 (1)功率关系:P 入=P 出.(2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,若n 1>n 2,为降压变压器;若n 1<n 2,为升压变压器.(3)电流关系:只有一个副线圈时,I 1I 2=n 2n 1; 有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…+U n I n .四、远距离输电1.输电线路(如图所示)2.输送电流(1)I =P U. (2)I =U -U ′R.3.电压损失 (1)ΔU =U -U ′. (2)ΔU =IR . 4.功率损失 (1)ΔP =P -P ′.(2)ΔP =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R =ΔU 2R .考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1.基本关系(1)P 入=P 出,(有多个副线圈时,P 1=P 2+P 3+……)(2)U 1U 2=n 1n 2,有多个副线圈时,仍然成立.(3)I 1I 2=n 2n 1,电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同. 2.制约关系(1)电压:副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定. (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定. 3.关于理想变压器的四点说明: (1)变压器不能改变直流电压.(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值. 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示)(1)U 1不变,根据U 1U 2=n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化,U 2不变.(2)当负载电阻发生变化时,I 2变化,根据I 1I 2=n 2n 1可以判断I 1的变化情况.(3)I 2变化引起P 2变化,根据P 1=P 2,可以判断P 1的变化. 2.负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U 1不变,n 1n 2发生变化,U 2变化. (2)R 不变,U 2变化,I 2发生变化.(3)根据P 2=U 22R和P 1=P 2,可以判断P 2变化时,P 1发生变化,U 1不变时,I 1发生变化.3.变压器动态分析的思路流程考点三 关于远距离输电问题的分析 1.远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序,或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析.2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例):(1)功率关系:P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=P 损+P 3.(2)电压、电流关系:U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3=I 线.(3)输电电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率:P 损=I 线ΔU =I 2线R 线=⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线.3.解决远距离输电问题应注意下列几点(1)画出输电电路图.(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等. (3)输电线长度等于距离的2倍.(4)计算线路功率损失一般用P 损=I 2R 线.。
高中物理选修3-2知识点详细汇总
电磁感应现象愣次定律一、电磁感应1.电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
产生的电流叫做感应电流.2.产生感应电流的条件:闭合回路中磁通量发生变化3. 磁通量变化的常见情况(Φ改变的方式):①线圈所围面积发生变化,闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致Φ变化;其实质也是B不变而S增大或减小②线圈在磁场中转动导致Φ变化。
线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。
如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。
③磁感应强度随时间(或位置)变化,磁感应强度是时间的函数;或闭合回路变化导致Φ变化(Φ改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势,若线圈或线框是闭合的.则在线圈或线框中产生感应电流,因此产生感应电流的条件就是:穿过闭合回路的磁通量发生变化.4.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合,则只能出现感应电动势,而不会形成持续的电流.我们看变化是看回路中的磁通量变化,而不是看回路外面的磁通量变化二、感应电流方向的判定1.右手定则:伸开右手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向(电源).用右手定则时应注意:①主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时,产生的感应电动势与感应电流的方向判定,②右手定则仅在导体切割磁感线时使用,应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直.③当导体的运动方向与磁场方向不垂直时,拇指应指向切割磁感线的分速度方向.④若形成闭合回路,四指指向感应电流方向;若未形成闭合回路,四指指向高电势.⑤“因电而动”用左手定则.“因动而电”用右手定则.⑥应用时要特别注意:四指指向是电源内部电流的方向(负→正).因而也是电势升高的方向;即:四指指向正极。
(word版)高中人教版物理选修32知识点及公式(非常齐全)讲解
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B·Ssin〔是B与S的夹角〕看,磁通量的变化可由面积的变化S引起;可由磁感应强度B的变化B引起;可由B与S的夹角的变化引起;也可由B、S、中的两个量的变化,或三个量的同时变化引起。
2、闭合回路中的一局部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:n / t。
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/ 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n 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t路与磁场垂直的面积S不变, 磁感应强度发生变化, 由BS, 此时nB S,此式中的tBB叫磁感应强度的变化率,假设t 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,那么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,磁通量的变化量B磁通量的变化率,磁通量B·S,表示穿t过研究平面的磁感线的条数,磁通量的变化量21,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,t公式二:Blvsin。
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1直(lB)。
高中物理选修3-2第一章知识点详解版
第一章电磁感应学问点总结一、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.......。
....中磁通量发生改变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改变或有效面积S改变。
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“磁通量改变”需留意的两点.(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)“运动不肯定切割,切割不肯定生电”。
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改变。
4、分析是否产生感应电流的思路方法.(1)推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改变。
留意:第②点强调的是磁通量“改变”,假如穿过闭合导体回路的磁通量很大但不改变,那么不论低通量有多大,也不会产生感应电流。
(2)分析磁通量是否改变时,既要弄清晰磁场的磁感线分布,又要留意引起磁通量改变的三种状况:①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生改变。
②闭合回路的面积S发生改变。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生改变。
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改变。
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凡是由磁通量的削减引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的削减。
(2)楞次定律的因果关系:闭合导体电路中磁通量的改变是产生感应电流的缘由,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改变时,才会有感应电流的磁场出现。
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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。
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.(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。
【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:t E ∆∆Φ=(单匝线圈) 或 tn E ∆∆Φ=(n 匝线圈). 对表达式的理解:① E ∝⇔∆∆Φt t k E ∆∆Φ= 。
对于公式tk E ∆∆Φ=,k 为比例常数,当E 、ΔΦ、Δt 均取国际单位时,k =1,所以有tE ∆∆Φ= 。
若线圈有n 匝,且穿过每匝线圈的磁通量变化率相同,则相当于n 个相同的电动势t∆∆Φ串联,所以整个线圈中电动势为tnE ∆∆Φ= (本式是确定感应电动势的普遍规律,适用于所有电路,此时电路不一定闭合). ② 在tnE ∆∆Φ=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,t nE ∆∆Φ=求出的是平均感应电动势;当Δt 趋于零时,tn E ∆∆Φ=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 (v Δt ) .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:BLv ttBLv t E =∆∆⋅=∆∆Φ=(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 =BLvsin θ(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 。
E =BL (v sin θ)或E =Bv (L sin θ) E = B ·2R ·v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.(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。
只有在磁场静止,导体棒运动的情况下,导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等。
4、公式tnE ∆∆Φ=和E =BLvsin θ的区别和联系 . (1)两公式比较 .(2)两个公式的选用 .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 =I Δt )等问题,应选用tnE ∆∆Φ= . ③ 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 =BLvsi nθ 。
5、感应电动势的两种求解方法 . (1)用公式tn E ∆∆Φ=求解 . t nE ∆∆Φ=是普遍适用的公式,当ΔΦ仅由磁场的变化引起时,该式可表示为S tB n E ∆∆=;若磁感应强度B 不变,ΔΦ仅由回路在垂直于磁场方向上得面积S 的变化引起时,则可表示为公式BtSnE∆∆=,注意此时S并非线圈的面积,而是线圈内部磁场的面积。
(2)用公式E=BLvsinθ求解.①若导体平动垂直切割磁感线,则E=BLv,此时只适用于B、L、v三者相互垂直的情况。
②若导体平动但不垂直切割磁感线,E=BLvsinθ(此点参考P4“E=BLv的推导过程”)。
6、反电动势.电源通电后,电流从导体棒的a端流向b端,用左手定则可判断ab棒受到的安培力水平向右,则ab棒由静止向右加速运动,而ab棒向右运动后,会切割磁感线,从而产生感应电动势(如图),此感应电动势的阻碍电路中原来的电流,即感应电动势的方向跟外加电压的方向相反,这个感应电动势称为“反电动势”。
五、电磁感应规律的应用.1、法拉第电机 .(1)电机模型 .(2)原理:应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势。
.①铜盘可以看作由无数根长度等于铜盘半径的导体棒组成,导体棒在转动过程中要切割磁感线。
②大小:ω221BLE=(其中L为棒的长度,ω为角速度)E=BLvtnE∆∆Φ=棒上各点速度不同,其平均速度为棒上中点的速度:ωω⋅=⋅=Lrv21中。
利用E=BLv知,棒上的感应电动势大小为:如果经过时间Δt,则棒扫过的面积为tLLtS∆⋅=⋅∆⋅=∆ωππω22212磁通量的变化量为:ωω22121BL L BL v BL E =⋅==t BL L t B S B ∆⋅=⋅∆⋅⋅=∆⋅=∆Φωππω22212由tE ∆∆Φ=知,棒上得感应电动势大小为 ωω222121BL t tBL t E =∆∆⋅=∆∆Φ=建议选用E =BLv 配合平均速度ωω⋅=⋅=L r v 2中来推导,此种推导方式方便于理解和记忆。
③ 方向: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,跟内电路的电流方向一致。