【高三寒假】第7讲电磁感应 - 教师版

第九讲电磁感应

1. 安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．

2. 安培力的计算公式：F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；

①I⊥B时，即θ＝900，此时安培力有最大值；公式：F＝BIL

②IB时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0;

③I与B成夹角θ时，F=BILSinθ，安培力F介于0和最大值之间.

有用结论：“同向电流相互吸引，反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。

3. 安培力公式的适用条件:适用于匀强磁场中

4. 安培力方向的判断——左手定则：

伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线穿过手心，并使四指指向电流方向，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．

安培力F的方向：F⊥(B和I所在的平面)；即既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直．但B与I的方向不一定垂直．

5. 说明：

公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端．

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如图所示，弯曲的导线ACD 的有效长度为l ，等于两端点A 、D 所连直线的长度，安培力为：F = BIl

二．电磁感应 楞次定律

（一）磁通量

1. 定义：我们把磁场中穿过磁场某一面积S 的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量，即Φ＝BS(B ⊥S)．

2. 单位：韦伯 ，符号Wb ．

3. 磁通密度：由Φ＝BS 得，B ＝ΦS

，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此，磁感应强度又叫做磁通密度．

（二）电磁感应产生的条件

1. 产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量变化．

2. 引起磁通量变化的常见情况

(1)闭合电路的部分导线做切割磁感线运动，导致Φ变．

(2)线圈在磁场中转动，导致Φ变．

(3)磁感应强度B 变化，导致Φ变．

3. 产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势．

4. 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，则只有感应电动势而无感应电流

（三）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的内阻．

2. 感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即I＝E

R＋r

.

（四）楞次定律

1. 内容：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．

2. 应用楞次定律判定感应电流方向的步骤：

(1)明确穿过闭合电路的原磁场方向；

(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减小；

(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；

(4)利用安培定则判定感应电流的方向．

（五）右手定则

1. 内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面，让磁感线垂直穿入掌心，大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. 适用范围：适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况．

（六）直导体切割磁感线时产生的感应电动势

直导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小可用下面公式计算:e=BLvsinθ

式中：e---感应电动势，单位伏特，简称伏，用符号V表示。

B――为磁感应强度，单位为特斯拉，简称特，用符号T表示。

L――导体在垂直于磁场方向上的长度，单位为米，用符号m表示。

v----导体切割磁感线速度,单位为米/秒，用符号m/s表示。

θ-----为速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角。

上式说明：闭合电路中的一段导线在磁场中作切割磁感线时，导线内所产生的感应电动势与磁场的磁感应强度、导线的有效长度和导线切割磁感线的有效速度的乘积成正比。

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由上式可知：当B⊥v时，θ=90o, sin90o=1,感应电动势e最大，最大为BLv；当θ=0o时，sin0o=0,感应电动势e最小为0.

感应电动势的方向可用右手定则来判断：平伸右手，大拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，手心对准N极，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。

产生感应电动势的实质：穿过回路的磁通量发生变化。

穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生电流，该电流称为感应电流。

注意：1. 公式用于匀强磁场

2. 公式中v为瞬时速度，e为瞬时感应电动势；v为平均速度，e为平均感应电动势。

3. 若导线棒是曲线，则公式中的L为切割磁感线的导体棒的有效长度，有效长度的长度为曲线两端点的边线长度。v⊥L时，导体两端点之间的距离。

4. 穿过回路的磁通量发生变化就会产生感应电动势，电路不闭合时没有感应电流，但感应电动势仍存在。

5. 切割磁感线时产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

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