法拉第电磁感应总知识点与习题.docx

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法拉第电磁感应总知识点与习题

第一章电磁感应

1．两个人物：

a.法拉第：

磁生电

b.奥期特：

电生磁

2．产生条件：

a.闭合电路

b.磁通量发生变化

注意：

①产生感应电动势的条件是只具备b

②产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

③电源内部的电流从负极流向正极。

3．感应电流方向的叛定：

（1）.方法一：

右手定则

（2）.方法二：

楞次定律：

（理解四种阻碍）

①阻碍原磁通量的变化（增反减同）

②阻碍导体间的相对运动（来拒去留）

③阻碍原电流的变化（增反减同）

④面积有扩大与缩小的趋势（增缩减扩）

4.感应电动势大小的计算：

（1）.法拉第电磁感应定律：

a.内容：

b.表达式：

（2）.计算感应电动势的公式

①求平均值：

②求瞬时值：

E=BLV（导线切割类）

③法拉第电机：

④闭合电路殴姆定律：

5．感应电流的计算：

平均电流：

瞬时电流：

6．安培力计算：

（1）平均值：

（2）.瞬时值：

7．通过的电荷量：

注意：

求电荷量只能用平均值，而不能用瞬时值。

8．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。

9．自感现象：

（1）定义：

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。

（2）决定因素：

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。

（3）类型：

通电自感和断电自感

（4）单位：

亨利（H）、毫亨（mH），微亨（

H）。

10.涡流及其应用

（1）定义：

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：

a.新型炉灶——电磁炉。

b.金属探测器：

飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。

第二章交变电流

一．正弦交变电流

1．两个特殊的位置

a.中性面位置：

磁通量ф最大，磁通量的变化率为零，即感应电动势零。

b.垂直中性面位置

磁通量ф为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大。

2．正弦交变电流的表达式：

a.从中性面位置记时：

瞬时电动势：

e=Emsinωt

瞬时电流：

b.从垂直中性面位置记时

瞬时电动势：

e=Emcosωt

瞬时电流：

3．正弦交变电流的四值：

a..最大值:

Em=nBSω=nΦmω

b.瞬时值:

①中性面位置记时：

e=Emsinωt

②垂直中性面位置记时：

e=Emcosωt

c.平均值:

d.有效值:

根据电流的热效应规定。

注意：

⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的

倍。

a.动势有效值：

b,电压有效值:

c.电流有效值:

。

（2）通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。

（电容器的耐压值是交流的最大值。

）

（3）生活中用的市电电压为220V，其最大值为Um=220

V=311V，频率为50HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV。

4、表征交流电的物理量：

（1）瞬时值、最大值和有效值：

（2）周期、频率

a.周期：

交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。

以T表示，单位是秒。

b.频率：

交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。

以f表示，单位是Hz。

c.二者关系：

周期和频率互为倒数，即

。

d.我国市电频率为50Hz，周期为0.02s

5.交流电的图象：

图象如图5—3所示。

图象如图5—4所示。

二．变压器

1．理想变压器：

2．原理：

互感

3．类型：

⑴升压变器：

副线圈用细线绕

⑵降压变器：

副线圈用粗线绕

⑶1：

1隔离变压器：

两边一样

4．基本公式：

⑴电压：

（原决定副）

正比

（2）电流：

（副决定原）

一个副线圈：

反比

多个副线圈：

U1I1=U2I2+U3I3

（3）功率：

（输出决定输入）P出=P入

5．互感器

⑴电压互感器：

降压变压器、并联

⑵电流互感器：

升压变压器、火线串联

三．远距离输电

1．高压输电的原因：

在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下，提高送电电压，减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。

2．远距离输电的结构图：

（1）功率之间的关系是：

a.P1=P1´

b.P2=P2´

c.P1´=Pr+P2；

（2）电压之间的关系是：

a.

b.

c.

（3）电流之间的关系是：

a.

b.

c.

3.输电电流I的计算式：

4．损失功率、损失电压的计算：

（1）Pr=Ir2r，

（2）Ur=Irr，

四．感抗和容抗（统称电抗）

1．感抗：

（1）意义：

表示电感对交变电流的阻碍作用

（2）特点：

“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”。

2．容抗：

（1）意义：

表示电容对交变电流的阻碍作用

（2）特点：

“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”。

五．传感器的及其工作原理Ⅰ

1．定义：

有一些元件它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。

我们把这种元件叫做传感器。

2。

优点是：

把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。

3．应用：

（1）.几种特殊的电阻

a．光敏电阻：

光照越强，光敏电阻阻值越小。

b热敏电阻：

阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显。

c.金属导体的电阻:

随温度的升高而增大

d.霍尔元件：

是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。

（2.传感器应用：

a.力传感器的应用——电子秤

b.声传感器的应用——话筒

c.温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅、测温仪

d.光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器

（3）.传感器的应用实例：

a．光控开关

b．温度报警器

如图所示，AB是两个同心圆，半径之比RA∶RB=2∶1，A、B是由相同材料，粗细一样的导体做成的，小圆B外无磁场，B内磁场的变化如图所示，求A、B中电流大小之比（不计两圆中电流形成磁场的相互作用）．

如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈匝数n＝40，电阻r＝0.1Ω，长l1＝0．05m，宽l2＝0.04m，角速度ω＝100rad/s，磁场的磁感应强度B＝0.2T．线圈两端外接电阻R＝9.9Ω的用电器和一个交流电流表．求：

（1）线圈中产生的最大感应电动势；

（2）电流表的读数；

（3）用电器上消耗的电功率．

如图所示，在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，让长为0.9m、电阻为1Ω的导体棒ab在金属框上以10m/s的速度向右匀速滑动，电阻R1＝6Ω，R2＝3Ω，其他导线上的电阻可忽略不计．求：

（1）ab棒中的电流大小与方向；

（2）为使ab棒匀速运动，所加外力应为多大？

（3）R2消耗的电功率多大？

水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属杆（见图甲），导轨的电阻忽略不计，匀强磁场方向竖直向下，用与平轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆从静止开始运动，电压表的读数发生变化，但最终将会保持某一数值U恒定不变；当作用在金属杆上的拉力变为另一个恒定值时，电压表的读数最终相应地会保持另一个恒定值不变，U与F的关系如图乙。

若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω，金属杆的电阻r=0.5Ω。

（重力加速度g=10m/s2）求：

（1）磁感应强度B；

（2）当F=2.5N时，金属杆最终匀速运动的速度；

（3）在上述

（2）情况中，当金属杆匀速运动时，撤去拉力F，此后电阻R上总共产生的热量。

解析：

在ε=ΔB/Δt·S中，S是磁场变化的面积．所以IA=

·

．IB=

·

所以IA∶IB＝1∶2

【答案】

（1）1.6V　

（2）0.11A　（3）0.12W

【解析】

（1）Em＝nBωS＝nBωl1l2＝1.6V.

（2）Im＝

＝0.16A，电流表读数为有效值

I＝

＝0.11A.

（3）P＝I2R＝0.12W.

解析：

（1）由右手定则可以判定，电流方向b→a

E＝Blv＝3.6V

R总＝

＋r＝3Ω

I＝

＝1.2A

（2）F＝BIl＝0.432N

（3）I2＝0.8AP＝I22R2＝1.92W

【答案】

（1）1T　

（2）10m/s　（3）1.25J

【解析】

（1）由部分电路欧姆定律

①

金属杆所受安培力F安=BIL②

由于金属杆匀速运动F安=F③

从U—F图象中取一点F=8NU=8V④

由①②③④式解得B=1T

（2）当F=2.5N时，由图象可得U=2.5V⑤

据闭合电路欧姆定律得

⑥

金属杆产生的感应电动势

E=BLv⑦

由⑤⑥⑦式解得：

（3）撤去拉力后，金属杆做减速运动，最终静止。

由能量转化守恒定律知电路中产生总的热量

⑧

电阻R产生的总热量

⑨

由⑧⑨式解得QR=12.5J