高中物理电磁感应讲义

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高中物理电磁感应讲义

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 t

n E ∆∆Φ

=(n 匝线圈). 对表达式的理解:

① E ∝

⇔∆∆Φt t k E ∆∆Φ= 。 对于公式t

k E ∆∆Φ=,k 为比例常数,当E 、ΔΦ、Δt 均取国际单位时,k =1,所以有t E ∆∆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t

n E ∆∆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t

n

E ∆∆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

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