粵教版物理選修3 2《第一章電磁感應》知識點總結

2022-09-23 19:24:01 字數 4059 閱讀 4133

(3)「阻礙」的含義 .

①「阻礙」可能是「反抗」,也可能是「補償」.

當引起感應電流的磁通量(原磁通量)增加時,感應電流的磁場就與原磁場的方向相反,感應電流的磁場「反抗」原磁通量的增加;當原磁通量減少時,感應電流的磁場就與原磁場的方向相同,感應電流的磁場「補償」原磁通量的減少。(「增反減同」)

②「阻礙」不等於「阻止」,而是「延緩」.

感應電流的磁場不能阻止原磁通量的變化,只是延緩了原磁通量的變化。當由於原磁通量的增加引起感應電流時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反,其作用僅僅使原磁通量的增加變慢了,但磁通量仍在增加,不影響磁通量最終的增加量;當由於原磁通量的減少而引起感應電流時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,其作用僅僅使原磁通量的減少變慢了,但磁通量仍在減少,不影響磁通量最終的減少量。即感應電流的磁場延緩了原磁通量的變化,而不能使原磁通量停止變化,該變化多少磁通量最後還是變化多少磁通量。

③「阻礙」不意味著「相反」.

在理解楞次定律時,不能把「阻礙」作用認為感應電流產生磁場的方向與原磁場的方向相反。事實上,它們可能同向,也可能反向。(「增反減同」)

(4)「阻礙」的作用 .

楞次定律中的「阻礙」作用,正是能的轉化和守恆定律的反映,在克服這種阻礙的過程中,其他形式的能轉化成電能。

(5)「阻礙」的形式 .

(6)適用範圍:一切電磁感應現象 .

(7)研究物件:整個迴路 .

(8)使用楞次定律的步驟:

① 明確(引起感應電流的)原磁場的方向.(bo的方向)

② 明確穿過閉合電路的磁通量(是指合磁通量)是增加還是減少 .

③ 根據楞次定律(增反減同)確定感應電流的磁場方向.(b』 的方向)

④ 利用安培定則確定感應電流的方向.

2、右手定則 .

(1)內容:伸開右手,讓拇指跟其餘四個手指垂直,並且都跟手掌在乙個平面內,讓磁感線垂直(或傾斜)從手心進入,拇指指向導體運動的方向,其餘四指所指的方向就是感應電流的方向。

(2)作用:判斷感應電流的方向與磁感線方向、導體運動方向間的關係。

(3)適用範圍:導體切割磁感線。

(4)研究物件:迴路中的一部分導體。

(5)右手定則與楞次定律的聯絡和區別 .

① 聯絡:右手定則可以看作是楞次定律在導體運動情況下的特殊運用,用右手定則和楞次定律判斷感應電流的方向,結果是一致的。

② 區別:右手定則只適用於導體切割磁感線的情況(產生的是「動生電流」),不適合導體不運動,磁場或者面積變化的情況,即當產生「感生電流時,不能用右手定則進行判斷感應電流的方向。也就是說,楞次定律的適用範圍更廣,但是在導體切割磁感線的情況下用右手定則更容易判斷。

3、「三定則」 .

【小技巧】:左手定則和右手定則很容易混淆,為了便於區分,把兩個定則簡單地總結為「通電受力用左手,運動生電用右手」。「力」的最後一筆「丿」方向向左,用左手;「電」的最後一筆「乚」方向向右,用右手。

四、法拉第電磁感應定律 .

1、法拉第電磁感應定律 .

(1)內容:電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。

(2)公式:(單匝線圈) 或(n匝線圈).

對表示式的理解:

①。若線圈有n匝,且穿過每匝線圈的磁通量變化率相同,則相當於n個相同的電動勢串聯,所以整個線圈中電動勢為(本式是確定感應電動勢的普遍規律,適用於所有電路,此時電路不一定閉合).

② 在中(這裡的δφ取絕對值,所以此公式只計算感應電動勢e的大小,e的方向根據楞次定律或右手定則判斷),e的大小是由匝數及磁通量的變化率(即磁通量變化的快慢)決定的,與φ或δφ之間無大小上的必然聯絡(模擬學習:關係類似於a、v和δ v的關係)。

③ 當δ t較長時,求出的是平均感應電動勢;當δ t趨於零時,求出的是瞬時感應電動勢。

2、e=blv的推導過程 .

如圖所示閉合線圈一部分導體ab處於勻強磁場中,磁感應強度是b ,ab以速度v勻速切割磁感線,求產生的感應電動勢?

推導:迴路在時間t內增大的面積為:δs=l(vδt) .

穿過迴路的磁通量的變化為:δφ = b·δs= blv·δt .

產生的感應電動勢為:

v是相對於磁場的速度).

若導體斜切磁感線(即導線運動方向與導線本身垂直,但跟磁感強度方向有夾角),如圖所示,則感應電動勢為e=blvsinθ

(斜切情況也可理解成將b分解成平行於v和垂直於v兩個分量)

3、e=blv的四個特性 .

(1)相互垂直性 .

公式e=blv是在一定得條件下得出的,除了磁場是勻強磁場外,還需要b、l、v三者相互垂直,實際問題中當它們不相互垂直時,應取垂直的分量進行計算。

若b、l、v三個物理量中有其中的兩個物理量方向相互平行,感應電動勢為零。

(2)l的有效性 (有效長度: 直導線(或彎曲導線)在垂直速度方向上的投影長度。)

公式e=blv是磁感應強度b的方向與直導線l及運動方向v兩兩垂直的情形下,導體棒中產生的感應電動勢。l是直導線的有效長度,即導線兩端點在v、b所決定平面的垂線方向上的長度。實際上這個性質是「相互垂直線」的乙個延伸,在此是分解l,事實上,我們也可以分解v或者b,讓b、l、v三者相互垂直,只有這樣才能直接應用公式e=blv。

e=bl(vsinθ)

或e=bv(lsine = b·2r·v

(3)瞬時對應性 .

對於e=blv,若v為瞬時速度,則e為瞬時感應電動勢;

若v是平均速度,則e為平均感應電動勢。

(4)v的相對性 .

公式e=blv中的v指導體相對磁場的速度,並不是對地的速度。只有在磁場靜止,導體棒運動的情況下,導體相對磁場的速度才跟導體相對地的速度相等。

4、公式和e=blvsinθ的區別和聯絡 .

(1)兩公式比較 .

(2)兩個公式的選用 .

① 求解導體做切割磁感線運動產生感應電動勢的問題時,兩個公式都可以用。

② 求解某一過程(或某一段時間)內的感應電動勢、平均電流、通過導體橫截面的電荷

量(q = i δ t)等問題,應選用.

③ 求解某一位置(或某一時刻)的感應電動勢,計算瞬時電流、電功率及某段時間內的電功、電熱等問題,應選用e=blvsinθ 。

5、感應電動勢的兩種求解方法 .

(1)用公式求解: 是普遍適用的公式,當δφ僅由磁場的變化引起時,該式可表示為;若磁感應強度b不變,δφ僅由迴路在垂直於磁場方向上得面積s的變化引起時,則可表示為公式,注意此時s並非線圈的面積,而是線圈內部磁場的面積。

(2)用公式e=blvsinθ求解:

① 若導體平動垂直切割磁感線,則e=blv,此時只適用於b、l、v三者相互垂直的情況。

② 若導體平動但不垂直切割磁感線,e=blvsinθ(此點參考p 4「 e=blv的推導過程」)。

6、反電動勢.

電源通電後,電流從導體棒的a端流向b端,用左手定則可判斷ab棒受到的安培力水平向右,則ab棒由靜止向右加速運動。

而ab棒向右運動後,會切割磁感線,從而產生感應電動勢(判得感應電流由a到b,所以感應電動勢b端為負極a端為正極,如圖示),此感應電動勢阻礙電路中原來的電流,即感應電動勢的方向跟外加電壓(原來電源電壓)的方向相反,這個感應電動勢稱為「反電動勢」。

五、電磁感應規律的應用 .

1、法拉第電機 .

(1)電機模型 .

(2)原理:應用導體棒在磁場中切割磁感線而產生感應電動勢。.

① 銅盤可看作由無數根長度等於銅盤半徑的導體棒組成,導體棒在轉動過程中要切割磁感線。

② 大小: (其中l為棒的長度,ω為角速度)

對此公式的推導有兩種理解方式:

建議選用e=blv配合平均速度來推導,此種推導方式方便於理解和記憶。

③ 方向:在內電路中,感應電動勢的方向是由電源的負極指向電源的正極,跟內電路的電流方向一致。產生感應電動勢的那部分電路就是電源,用右手定則或楞次定律所判斷出的感應電動勢的方向,就是電源內部的電流方向,所以此電流方向就是感應電動勢的方向。

判斷出感應電動勢方向後,進而可判斷電路中各點電勢的高低。

2、電磁感應中的電路問題 .

(1)解決與電路相聯絡的電磁感應問題的基本步驟和方法:

① 明確哪部分導體(或電路)產生感應電動勢,該導體(或電路)就是電源,其他部分是外電路。

② 用法拉第電磁感應定律確定感應電動勢的大小,用楞次定律確定感應電動勢的方向。

③ 畫出等效電路圖。分清內外電路,畫出等效電路圖是解決此類問題的關鍵。

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