物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)
物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為你整理的物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，一起來看看吧。
物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象
電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，即ΔΦ≠0。
(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件：無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，線路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。
(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果回路閉合，則有感應(yīng)電流，回路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無感應(yīng)電流。
2.磁通量
(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)方向的面積S的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量，定義式：Φ=BS。如果面積S與B不垂直，應(yīng)以B乘以在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積S′，即Φ=BS′，國(guó)際單位：Wb
求磁通量時(shí)應(yīng)該是穿過某一面積的磁感線的凈條數(shù)。任何一個(gè)面都有正、反兩個(gè)面;磁感線從面的正方向穿入時(shí)，穿過該面的磁通量為正。反之，磁通量為負(fù)。所求磁通量為正、反兩面穿入的磁感線的代數(shù)和。
3.楞次定律
(1)楞次定律：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律適用于一般情況的感應(yīng)電流方向的判定，而右手定則只適用于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況，此種情況用右手定則判定比用楞次定律判定簡(jiǎn)便。
(2)對(duì)楞次定律的理解
?、僬l阻礙誰---感應(yīng)電流的磁通量阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量。
?、谧璧K什么---阻礙的是穿過回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身。③如何阻礙---原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反;當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反減同”。④阻礙的結(jié)果---阻礙并不是阻止，結(jié)果是增加的還增加，減少的還減少。
(3)楞次定律的另一種表述：感應(yīng)電流總是阻礙產(chǎn)生它的那個(gè)原因，表現(xiàn)形式有三種：
?、僮璧K原磁通量的變化;②阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng);③阻礙原電流的變化(自感)。
4.法拉第電磁感應(yīng)定律
電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。表達(dá)式E=nΔΦ/Δt
當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式為E=BLvsinθ。當(dāng)B、L、v三者兩兩垂直時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv。(1)兩個(gè)公式的選用方法E=nΔΦ/Δt計(jì)算的是在Δt時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，只有當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時(shí)，它算出的才是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)。E=BLvsinθ中的v若為瞬時(shí)速度，則算出的就是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)：若v為平均速度，算出的就是平均電動(dòng)勢(shì)。(2)公式的變形
?、佼?dāng)線圈垂直磁場(chǎng)方向放置，線圈的面積S保持不變，只是磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=nSΔB/Δt。
?、谌绻鸥袕?qiáng)度不變，而線圈面積均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Nbδs/Δt。
5.自感現(xiàn)象
(1)自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
(2)自感電動(dòng)勢(shì)：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。自感電動(dòng)勢(shì)的大小取決于線圈自感系數(shù)和本身電流變化的快慢，自感電動(dòng)勢(shì)方向總是阻礙電流的變化。
6.日光燈工作原理
(1)起動(dòng)器的作用：利用動(dòng)觸片和靜觸片的接通與斷開起一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用，起動(dòng)的關(guān)鍵就在于斷開的瞬間。
(2)鎮(zhèn)流器的作用：日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓;日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象，對(duì)燈管起到降壓限流作用。
7.電磁感應(yīng)中的電路問題
在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，將它們接上電容器，便可使電容器充電;將它們接上電阻等用電器，便可對(duì)用電器供電，在回路中形成電流。因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起。解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是：
(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。(2)畫等效電路。
(3)運(yùn)用全電路歐姆定律，串并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率等公式聯(lián)立求解。
8.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題
(1)通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作用，電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起，基本方法是：①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。②求回路中電流強(qiáng)度。
?、鄯治鲅芯繉?dǎo)體受力情況(包含安培力，用左手定則確定其方向)。④列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解。
(2)電磁感應(yīng)力學(xué)問題中，要抓好受力情況，運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析，導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)最大值的特點(diǎn)。
9.電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問題
導(dǎo)體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能，具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能，因此，電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化，用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)(勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng))，對(duì)應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零，能量轉(zhuǎn)化過程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，解決這類問題的基本方法是：
(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。
(2)畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達(dá)式。
(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。
10.電磁感應(yīng)中圖像問題
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)大小是否恒定。用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或電流)的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍。
另外，要正確解決圖像問題，必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷。
電磁感應(yīng)計(jì)算公式
(1)E=n*ΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律，E：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V)，n：感應(yīng)線圈匝數(shù)，ΔΦ，Δt磁通量的變化率}
(2)E=BLVsinA(切割磁感線運(yùn)動(dòng)) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行，但可以不和磁感線垂直，其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L:有效長(zhǎng)度(m)}
(3)Em=nBSω(交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)){Em:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}
(4)E=B(L^2)ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割)其中ω：角速度(rad/s)，V:速度(m/s)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，對(duì)其本質(zhì)的深入研究所揭示的電、磁場(chǎng)之間的聯(lián)系，對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立具有重大意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。
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