物理选修3-2知识点总结Word下载.docx
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在电磁感应现象中产生的电动势;
2、产生条件:
穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。
3、方向判断:
感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。
五.法拉第电磁感应定律
1、内容:
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,其中n为线圈匝数。
3、公式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).回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,由,此时,此式中的叫磁感应强度的变化率,若是恒定的,即磁场变化是均匀的,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,则,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。
(3).磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别
三个量
比
较项目
磁通量
磁通量的变化量
磁通量的变化率
物理意义
某时刻穿过某个面的磁感线的条数
某段时间内穿过某个面的磁通量变化
穿过某个面的磁通量变化的快慢
大小
Φ=B·
Scosθ
ΔΦ=Φ2-Φ1
ΔΦ=B·
ΔS
ΔΦ=S·
ΔB
=B或=S
注意
若有相反方向磁场,磁通量可能抵消
开始时和转过180°
时平面都与磁场垂直,穿过平面的磁通量是一正一负,ΔΦ=2BS,而不是零
既不表示磁通量的大小,也不表示变化的多少。
实际上,它就是单匝线圈上产生的电动势,即E=
注意:
该式中普遍适用于求平均感应电动势。
只与穿过电路的磁通量的变化率有关,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
六.导体切割磁感线时的感应电动势
1、导体垂直切割磁感线时,感应电动势可用E=Blv求出,式中l为导体切割磁感线的有效长度。
(1)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。
甲图:
l=cdsinβ;
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=R;
沿v2方向运动时,l=0;
沿v3方向运动时,l=R
(2)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。
2、导体不垂直切割磁感线时,即v与B有一夹角θ,感应电动势可用E=Blvsinθ求出。
3、公式一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同,对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况,如何求感应电动势?
例:
如图所示,一长为l的导体杆AC绕A点在纸面内以角速度匀速转动,转动的区域的有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,求AC产生的感应电动势,
解析:
AC各部分切割磁感线的速度不相等,,且AC上各点的
线速度大小与半径成正比,
所以AC切割的速度可用其平均切割速度,故。
4、——面积为S的纸圈,共匝,在匀强磁场B中,以角速度匀速转动,其转轴与磁场方向垂直,则当线圈平面与磁场方向平行时,线圈两端有最大有感应电动势。
设线框长为L,宽为d,以转到图示位置时,
边垂直磁场方向向纸外运动切割磁感线,速度为(圆运动半径为宽边d的一半)产生感应电动势,端电势高于端电势。
同理边产生感应电动势。
端电势高于d端电势。
则输出端M.N电动势为。
如果线圈匝,则,M端电势高,N端电势低。
参照俯示图:
这位置由于线圈边长是垂直切割磁感线,所以有感应电动势最大值,如从图示位置转过一个角度,如果圆周运动线速度,在垂直磁场方向的分量应为,此时线圈产生感应电动势的瞬时值.即作最大值方向的投影=(是线圈平面与磁场方向的夹角)。
当线圈平面垂直磁场方向时,线速度方向与磁场方向平行,不切割磁感线,感应电动势为零。
七.总结:
计算感应电动势公式:
(导体绕某一固定点转动)
注意:
1.公式中字母的含义,公式的适用条件及使用条件。
2.感应电流与感应电量,当回路中发生磁通变化时,由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流,在内迁移的电荷量为感应电量。
仅由回路电阻和磁通量的变化量决定,与磁通量变化的时间无关。
因此,当用一磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时,线圈里聚积的感应电量相等,但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同,外力做功也不同。
八.楞次定律:
1、用楞次定律判断感应电流的方向。
楞次定律的内容:
感应电流具有这样的的方向,感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化。
即原磁通量变化感应电流感应电流磁场原磁通量变化。
(这个不太好理解、不过很好用口诀:
增缩减扩,来拒去留,增反减同)
2、楞次定律的理解:
感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因。
(1)阻碍原磁通的变化(原始表述);
(2)阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”。
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势;
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)。
3、应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤:
(1)查明原磁场的方向及磁通量的变化情况;
(2)根据楞次定律中的“阻碍”确定感应电流产生的磁场方向;
(3)由感应电流产生的磁场方向用安培表判断出感应电流的方向。
4、当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,用右手定则可判定感应电流的方向。
导体运动切割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特例。
(“力”用左手,“其它”用右手)
九.互感自感涡流
1、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。
2、自感:
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电动势叫自感电动势。
分析可知:
自感电动势总是阻碍线圈(导体)中原电流的变化。
自感电动势的大小跟电流变化率成正比。
L是线圈的自感系数,是线圈自身性质,线圈越长,匝数越多,横截面积越大,自感系数L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。
单位是亨利(H)。
自感现象分通电自感和断电自感两种,其中断电自感中“小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下”的问题,
例:
如图2所示,原来电路闭合处于稳定状态,L与并联,其电流分别为,方向都是从左到右。
在断开S的瞬间,灯A中原来的从左向右的电流立即消失,但是灯A与线圈L构成一闭合回路,由于L的自感作用,其中的电流不会立即消失,而是在回路中逐断减弱维持短暂的时间,在这个时间内灯A中有从右向左的电流通过,此时通过灯A的电流是从开始减弱的,如果原来,则在灯A熄灭之前要闪亮一下;
如果原来,则灯A是逐断熄灭不再闪亮一下。
原来哪一个大,要由L的直流电阻和A的电阻的大小来决定,如果,如果。
3、涡流及其应用
(1)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。
一般来说,只要空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流
(2)应用:
新型炉灶——电磁炉。
金属探测器:
飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。
【导与练】
1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是(C)
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
2.如图所示,一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面内,
而且处在两导线的中央,则( A )
A.两电流同向时,穿过线圈的磁通量为零
B.两电流反向时,穿过线圈的磁通量为零
C.两电流同向或反向,穿过线圈的磁通量相等
D.因两电流产生的磁场是不均匀的,因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零
3.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。
现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和
电容器极板的带电情况是( D )
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
4.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( C )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
5.如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置
在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时(AD)
A.P、Q将相互靠拢
B.P、Q将相互远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
6.如图所示,有一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个闭合的矩形导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右),则( D )
A.导线框进入磁场时,感应电流的方向为a→b→c→d→a
B.导线框离开磁场时,感应电流的方向为a→d→c→b→a
C.导线框离开磁场时,受到的安培力水平向右
D.导线框进入磁场时,受到的安培力水平向左
7.如图所,电路中A、B是完全相同的灯泡,L是一带铁芯的线圈。
开关S原来闭合,则开关S断开的瞬间( D )
A.L中的电流方向改变,灯泡B立即熄灭
B.L中的电流方向不变,灯泡B要过一会儿才熄灭
C.L中的电流方向改变,灯泡A比B熄灭慢
D.L中的电流方向不变,灯泡A比B熄灭慢
8.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。
电阻为R、半径为L、圆心角为45°
的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。
则线框内产生的感应电流的有效值为(D)
A B.
C. D.
9.如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;
磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。
现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。
为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的
变化率的大小应为(C)
A. B.
B.C. D.
10.如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a
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