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Ssinα,则磁通量为Φ=BSsinα。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=BLνsinθ

tnE

实验:通电、断电自感实验 大小:tILE 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: 电磁感应知识点总结 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Ssinα ②B、α不变,S改变,这时ΔΦ=ΔSBsinα 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

a b c

a c b

M N S

图16-1

图16-2 电磁感应知识点总结 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————nvEstWbtnE 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 θ v2

v1

v

图16-3

图16-4 电磁感应知识点总结 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oa1,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2212LBLBLE。

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L1、L2,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=BSω。如果线圈由n匝导线绕制而成,则E=nBSω。从图16-8示位置开始计时,则感应电动势的瞬时值为e=nBSωcosωt 。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)。

ω o a

v

× × × × × × × × × × × × × × × ×

a1

ω θ O

a

图16-5

图16-6 电磁感应知识点总结 实际上,这就就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。 3、 楞次定律

(1)、楞次定律: 感应电流具有这样的方向,即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)、楞次定律的应用 对阻碍的理解:(1)顺口溜“您增我反,您减我同”(2)顺口溜“您退我进,您进我退”即阻碍相对运动的意思。 楞次定律解决的就是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场:感应电流的磁场(新产生的磁场)与引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)。“您增我反”的意思就是如果磁通量增加,则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相反。“您减我同”的意思就是如果磁通量减小,则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相同。 在应用楞次定律时一定要注意:“阻碍”不等于“反向”;“阻碍”不就是“阻止”。 a从“阻碍磁通量变化”的角度来瞧,无论什么原因,只要使穿过电路的磁通量发生了变化,就一定有感应电动势产生。 b从“阻碍相对运动”的角度来瞧,楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释:既然有感应电流产生,就有其它能转化为电能。又由于感应电流就是由相对运动引起的,所以只能就是机械能转化为电能,因此机械能减少。磁场力对物体做负功,就是阻力,表现出的现象就就是“阻碍”相对运动。 c从“阻碍自身电流变化”的角度来瞧,就就是自感现象。自感现象中产生的自感电动势总就是阻碍自身电流的变化。 (3)、应用楞次定律判定感应电流的方向的步骤: a、判定穿过闭合电路的原磁场的方向、 b、判定穿过闭合电路的磁通量的变化、 c、根据楞次定律判定感应电流的磁场方向、 d、利用右手螺旋定则判定感应电流的方向、 4、自感现象 (1)自感现象就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。 由于线圈(导体)本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。在自感现象中产生感应

a d

b c L1

L2

B

ω

y o x ω B a b

图16-7

图16-8 电磁感应知识点总结 电动势叫自感电动势。自感电动势总量阻碍线圈(导体)中原电流的变化。 (2)自感系数简称自感或电感, 它就是反映线圈特性的物理量。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。自感现象分通电自感与断电自感两种。 (3)、自感电动势的大小跟电流变化率成正比tIL自。

L就是线圈的自感系数,就是线圈自身性质,线圈越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,有铁芯则线圈的自感系数L越大。单位就是亨利(H)。 如就是线圈的电流每秒钟变化1A,在线圈可以产生1V 的自感电动势,则线圈的自感系数为1H。还有毫亨(mH),微亨(H)。 5、日光灯 日光灯由灯管、启动器与镇流器组成;启动器起了把电路自动接通或断开的作用;镇流器利用自感现象起了限流降压的作用。