电磁感应、交流电知识概述

电磁感应
一、磁通量：
1.定义：匀强场中的磁通量：Φ=BS ⊥(S ⊥为垂直磁场方向的面积)，B 又叫做磁通密度，在数值上等于穿过垂直磁场方向上单位面积的磁感线条数。

2.物理意义：穿过某一面积的磁感线条数。

标量，有正负，比较绝对值。

3.单位：韦伯wb
4.注意合磁通问题
5.平动中磁通量的变化
6.转动中磁通量的变化
二、产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。

注意研究电磁感应现象的演示实验（连成两个独立回路，大线圈与电流表相连，小线圈与电源相连）。

三、楞次定律：
1.感应电流的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。

即阻碍原磁通变化。

注意阻碍不等于阻止。

2.感应电流的磁场总要阻碍产生感应电流的导体和引起感应电流的导体间的相对运动。

3.由于电磁感应而产生的安培力总指向阻碍磁通量变化的方向或阻碍相对运动的方向。

4.感应电动势总要阻碍通过导体的电流的变化（自感）
四、法拉第电磁感应定律与右手定则
1．法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小与穿过这一回路的磁通量变化率成正比。

t
n E ∆∆Φ=
2．对法拉第电磁感应定律的理解
⑴感生电动势：处在变化磁场中的导体是电源，电源内部的电流方向由负极指向正极。

感生电动势产生的原因是变化的磁场产生感生（涡旋）电场。

若B=B 0±kt ，则E=nSk ；若Φ是正（余）弦规律变化的，则t ∆∆Φ是余（正）弦规律变化的。

Φ=0， t
∆∆Φ不一定为零；反之亦然。

（2）动生电动势：切割磁感线的导体是电源，电源内部的电流方向由负极指向正极，用右手定则判断电源内部的电流方向。

动生电动势产生的原因在于电荷在洛仑兹力的作用下发生定向运动。

①E=Blv 的推导；
②E=Blv 中，l 是有效长；v 是垂直磁场方向上的相对速度；
③B 、l 、v 两两垂直，若有任意两个平行，则E=0；注意电路的连接和有势无流的情况。

④平动物体，v 为平均速率，则E 为平均感应电动势；v 为瞬时速率，E 为瞬时感应电动势。

⑤转动物体，注意是导体棒（或盘）转动还是线框转动，若导体各处速度不同，需求出某一瞬时导体上各点的平均速度，再求该时刻的瞬时感应电动势。

⑥与电源两端相连的伏特表测量的电压是路端电压
⑦若切割速度v=v 0+at ，则t
E ∆∆=Bla ⑧二次感应电动势（电流）的大小与一次感应物体的加速度成正比
（3）动生感生共存：t n
E ∆∆Φ==│±∆∆t S nB t B nS ∆∆│= │nBlv t B nS ∆∆±│ 3.求电量总
R n ∆Φ=Q （非原始式）
五、注意单位间的换算和地磁场中的运动、地磁场中的方向判断。

六、电磁感应现象中的能量关系：机械能转化为电能。

由于电磁感应产生的电能的计算方法：
1.能的转化与守恒；(对什么情况都适用，电流和安培力变化的问题只能用它解)
2.回路中产生的总电能等于所有安培力做功代数和的绝对值。

（只能求恒定的E 、I 、BIL ）
3.W=UIt , Q=I 2Rt 。

（只能求恒定的E 、I 、BIL ）
七、解题中注意：
1.动生电动势还是感生电动势,正确判断正负极。

金属导体内无正自由电荷（霍尔效应）。

2.有无摩擦
3.电阻计不计
4.能量关系
5.动态分析 6、安培力的方向判断
7.含容电路 8.图像 9.自成回路的问题 10.求回路总电能还是支路电能
11.有势无流的问题 12.动生感生同时存在 13.含反电动势的问题
14.注意是否垂直 15.一匝还是多匝 16.两点间电势差通常不是电源电动势
八、互感和自感：
1.自感电动势t
I L E ∆∆= 2.自感系数L ：单位亨利H ；与大小、形状、匝数、铁芯有关
3.电路闭合时自感线圈相当于一个大电阻，阻值由无穷大减小到某一定值或零，将电能转化为磁场能；电路稳定时就是一个定值电阻或导线；电路断开时自感线圈相当于一个电源，流过它的电流大小方向瞬时不变，将磁场能转化为电能。

九、理论联系实际：
1.录音机：录音过程：电流的磁效应；放音过程：电磁感应现象
2.动圈式话筒：电磁感应现象
3.电磁阻尼、电磁驱动（交感电动机）：由于电磁感应现象产生感应电流，感应电流在磁
场中受安培力作用，安培力阻碍相对运动。

4.延时继电器：电磁感应现象（画图）
5.高频焊接：电磁感应现象
6.电磁流量计：电磁感应现象，洛仑兹力的应用。

7.日光灯原理：自感
8.冶炼、焊接、探雷、安检：涡流
9.变压器、收音机的磁性天线：互感
交变电流
一、交流电瞬时值表达式及推导：
t nBS e ωωsin =（中性面起转动）
，旋转电枢式发电机产生电压不超过500V ；旋转磁极式发电机产生高压。

二、中性面：
磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零。

一周期内线圈两次经过中性面，每经过中性面，电流改变方向。

三、交流电的四个值：
1.瞬时值：求某一时刻的电流、电压、安培力。

电容器的击穿电压，用电器的发光电压。

2.有效值：由热效应定义的。

用电器的标牌，求电功电热，保险丝的熔断电流。

交流电表的读数均为有效值。

正弦交流电2/m U U =
3.峰值：特殊的瞬时值。

4.平均值：求电量。

总R n
∆Φ=Q 四、电感和电容对交变电流的影响
1.电感： 通直流，阻交流；通低频，阻高频。

感抗：fL X L π2=
低频扼流圈L 大：通直流，阻交流 高频扼流圈L 小： 通直流，通低频，阻高频
2.电容： 通交流，隔直流；通高频，阻低频。

容抗：fc
X C π21=
五、变压器：原理：互感现象。

改变交流电压。

电流大处适当用粗线，电流小处适当用细线。

（一）理想变压器：
1.原、副线圈和铁芯无铜损铁损， r 原=r 副=0 ，不发热。

2.无漏磁。

原、副线圈中的电流T 、f 相同。

3. P 输入=P 输出，电压输入决定输出，功率输出决定输入。

4.空载时原副线圈电压不为零，电流为零。

5.基本公式： U 1:U 2:U 3:…:U N =n 1:n 2:n 3:…:n N P 1=P 2+P 3+…+P n I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3+…+I N n N 公式中I 、U 均为有效值。

（二）几种常见变压器：自耦变压器、调压变压器、电流互感器（串联在火线上，升压降流式）、 电压互感器（并联在零线火线间，降压式）
六、电能的输送 1. R (R I 22）损U P P == 2. R IR U
P U ==损 3.减少损失方法:⑴增大导体横截面积；
⑵采用高压输电：高压输电可大大提高输电效率。

输电电压提高到原来的n 倍，损失功率减小到原来的1/n 2倍
选修3-2 电磁感应
第3页电磁感应第6页图4.2-3探究实验
第9页问题与练习7 第14页问题与练习7
第16页E=Blv的推导、思考与讨论
第17页做一做、问题与练习4 第18页问题与练习7
第19页感生电场及例题第20页思考与讨论
第21页问题与练习1、4 第22页、23页演示实验、思考与讨论第24页自感系数、磁场能第25页问题与练习1、2、3
第26~28页涡流及应用、思考与讨论、电磁阻尼、电磁驱动
第28页问题与练习1、3、4、5
交流电
第32页图5.1-3及思考题第33页科学漫步
第35页思考与讨论、有效值第37、38页演示实验
第39页说一说第40页问题与练习1、2、3
第41页实验第43页互感器与钳式电流表
第44页问题与练习4、5 第47页科学漫步
第50页问题与练习1、2。