物理选修3-2知识点总结

第四章：电磁感应 【知识要点】 穿过某一面积的磁感线条数； 一. 磁通量 =BS· sin ；单位Wb， 1Wb=1T· m2；标量，但有正负。 二．电磁感应现象 当穿过闭合电路中的磁通量发生变化，闭合电路中有感应电流的现象。如果电路不闭合只会产生感应电动 势。（这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，是1831 年法拉第发现的） 。 三．产生感应电流的条件 1、闭合电路的磁通量发生变化。 2、闭合电路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动。（其本质也是闭合回路中磁通量发生变化） 四 . 感应电动势 1、概念：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 ΔΦ ，其中 n为线圈匝数。 t 3、公式 E n 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: t （ 1). 回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,由BS , 此时E n B t S, 此式中 的 B t 叫磁感应强度的变化率 , 若 B 是恒定的 , 即磁场变化是均匀的 ,则 , 产生的感应电动势是恒定电动势。 t （ 2). 磁感应强度B不变 , 回路与磁场垂直的面积发生变化B· S , 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 磁通量 较项目 某时刻穿过 磁通量的变化量磁通量的变化率 物理意义某个面的磁 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 ΔΦ＝Φ 2－ Φ1 大小Φ B·Scos θ ＝ ΔΦ＝·Δ ΔΦ ＝ B SΔΦ 或 ＝ S B BS tttt ΔΦ＝·Δ SB 开始时和转过 180°时平面都与磁场垂 若有相反方 注意向磁场，磁通 量可能抵消 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 直，穿过平面的磁通量是一正一负， ΔΦ 生的电动势，即ΔΦ＝ 2BS，而不是零E＝ t 注意 : ○ 1 该式E n中普遍适用于求平均感应电动势。 t ○ 2 E 只与穿过电路的磁通量的变化率/t 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＝ cdsin β； 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＝2R；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＝ Blvsin θ 求出。 3、公式 E Blv 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？ 绕 A 点在纸面内以角速度例：如图所示 , 一长为 l 的导体杆匀速转动 , 转动 AC 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 , AC各部分切割磁感线的速度不相且 AC上各点 解析：等,v A 0, vCl, 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v vAvC 2 vC 2 l 2 ,故 E 1 2 B l 2 。 4、Emn·B·S·——面积为S的纸圈， 共 n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 解析：设线框长为 L，宽为 d，以转到图示位置时， m ab 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 v · d 2 ， a端电势高于 b 端电势。EBL·vBL· · BS· 22 1 BS 。c端电势高于 d 端电势。同理 cd边产生感应电动势E 2 则输出端 M．N电动势为 EmB·S· ，M端电势高，N端电势低。BS。如果线圈 n匝，则 Em n· d1 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 ，如果圆周运动线速度 Em，如从图示位置转过一 个角度 E v，在垂直磁场方向的分量应为vcos ，此时线圈产生感应电动势的瞬时值 Em .cos . 即作最大值方向的投影EEm .cos=n·B·S·cos（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： EBLv 如 v 是瞬时速度，则为瞬时感应电动势。 如 v 是平均速度，则为平均感应电动势。 t 是一段时间， En 为这段时间内的平均感 应电动 势。 o，为瞬时感应电动势。 E 1 tt BL2 （导体绕某一固定点转动） 2 E Emn·BS· 线圈平面与磁场平行时 有感应电动势最大值 En·B·S··cos 瞬时值公式，是线圈平面与磁场方向 夹角 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t内迁移的电荷量为感应电量。 q I t E t n R t t n R , 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。 R 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 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， 线圈里聚积的感应电量相等 ,但 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。 产生建立阻碍 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