电磁感应知识点总结Word文档格式.docx

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穿过电路的磁通量发生变化。

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：

不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。

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。

消耗的电能是从其它形式的能转化而来的。

在转化和转移中能的总量是保持不变的。

（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。

图16-2

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、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。

图16-3

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和磁通量变化都始终是相同的。

（7）感应电动势大小的计算式：

注：

a、若闭合电路是一个匝的线圈，线圈

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）

图16-5

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

图16-6

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，在本题中应该是金属棒中点的速度，因此有。

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和转动轴的具体位置无关（但是轴必须与B垂直）。

实际上，这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。

图16-7

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“你增我反，你减我同”

（2）顺口溜“你退我进，你进我退”即阻碍相对运动的意思。

图16-8

楞次定律解决的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）和引起感应电流的磁场（原来就有的磁场）。

“你增我反”的意思是如果磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相反。

“你减我同”的意思是如果磁通量减小，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”不是“阻止”。

a从“阻碍磁通量变化”的角度来看，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”的角度来看，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。

又由于感应电流是由相对运动引起的，所以只能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，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。

c从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。

自感现象中产生的自感电动势总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和断电自感两种。

（3）、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，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。

单位是亨利（H）。

如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、启动器和镇流器组成；

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。

三、典型例题

例1、下列说法正确的是（）

A、只要导体相对磁场运动，导体中就一定会有感应电流产生

B、只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动以，就一定会产生感应电流

C、只要穿过闭合回路的磁通量不为零就一定会产生感应电流

D、只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，就一定会产生感应电流

解析：

产生感应电流有两个条件：

一是电路要闭合，二是闭合电路的磁通量要发生变化。

对于A，如果导体没有构成回路，就不会产生电流。

对于B如果闭合电路在匀强磁场中，磁通量没有发生改变，也不会有电流产生。

对于C，如果磁通量没有发生变化，回路中就没有电流。

答案：

D

点拨：

此题是一个基础记忆题。

考查的是对于产生感应电流的条件的记忆。

小试身手

1.1、下述用电器中，利用了电磁感应现象的是（）

A、直流电动机B、变压器C、日光灯镇流器D、磁电式电流表

1.2、如图16-9所示，a、b是平行金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同速度向右运动时，下列正确的是（）

A.两表均有读数

B.两表均无读数

C.电流表有读数，电压表无读数

图16-9

D.电流表无读数，电压表有读数

1.3、1、下列关于磁通量的说法中正确的有：

（）

A、磁通量不仅有大小还有方向，所以磁通量是矢量；

B、在匀强磁场中，a线圈的面积比线圈b的面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大；

C、磁通量大磁感应强度不一定大；

D、把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量较在N处的大，则M处的磁感强度一定比N大。

例2、如图16-10所示，有两个同心导体圆环。

内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。

当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？

方向如何？

图16-10

解析，由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外部向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内（这里指包括内环圆面积在内的总面积，而不只是环形区域的面积）的总磁通向里、增大，所以外环中感应电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。

此题是一个理解题。

考查的是电磁感应现象中磁通量变化的理解。

2.1、．如图16-11所示，有一闭合线圈放在匀强磁场中，线圈轴线和磁场方向成300角，磁场磁感应强度随时间均匀变化.若所用导线规格不变，用下述方法中哪一种可使线圈中感应电流增加一倍？

图16-11

A．线圈匝数增加一倍

B．线圈面积增加一倍

C．线圈半径增加一倍

D．改变线圈的轴线方向

2.2、一矩形线圈在匀强磁场中向右作加速运动，如图16-12所示，下列说法正确的是（）

A．线圈中无感应电流，有感应电动势

图16-12

B．线圈中有感应电流，也有感应电动势

C．线圈中无感应电流，无感应电动势

D．a、b、c、d各点电势的关系是：

Ua＝Ub，Uc＝Ud，Ua>

Ud

例3、甲、乙两个完全相同的带电粒子，以相同的动能在匀强磁场中运动．甲从B1区域运动到B2区域，且B2＞B1；

乙在匀强磁场中做匀速圆周运动，且在Δt时间内，该磁场的磁感应强度从B1增大为B2，如图16-13所示．则当磁场为B2时，甲、乙二粒子动能的变化情况为 

（）．

A．都保持不变

B．甲不变，乙增大

图16-13

C．甲不变，乙减小

D．甲增大，乙不变

E．甲减小，乙不变

由于本题所提供的两种情境，都是B2＞B1，研究的也是同一种粒子的运动．对此，可能有人根据“洛仑兹力”不做功，而断定答案“A”正确．

其实，正确答案应该是“B”．这是因为：

甲粒子从B1区域进入B2区域，唯一变化的是，根据f=qvB，粒子受到的洛仑兹力发生了变化．由于洛仑兹力不做功，故v大小不变，因而由R=mv/Bq，知其回转半径发生了变化，其动能不会发生变化．乙粒子则不然，由于磁场从B1变化到B2，根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场将产生电场，结合楞次定律可知，电场力方向与粒子运动方向一致，电场力对运动电荷做正功，因而乙粒子的动能将增大．

此题是一个理解题，考查对电磁感应现象中能量转化的一个理解。

3.1、如图16-14所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。

其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？

3.2、如图16-15所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向