高中物理选修3-2第一章知识点详解版
教科版高中物理选修3-2全册课件

实验操作 导体棒静止 导体棒平行 磁感线运动 导体棒切割 磁感线运动
实验现象(有无电流)
分析论证
_无__
_闭__合___ 电 路 的 _一__部__分__
导体在磁场中做
_无__
_切__割__磁__感__线__ 运 动 时 ,
电路中有感应电流产 _有__
生
2.探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(实验图如 图所示)
C [设闭合线框在位置 1 时的磁通量为 Φ1,在位置 2 时的磁通 量为 Φ2,直线电流产生的磁场在位置 1 处比在位置 2 处要强,故 Φ1>Φ2.
将闭合线框从位置 1 平移到位置 2,磁感线是从闭合线框的同一 面穿过的,所以 ΔΦ1=|Φ2-Φ1|=Φ1-Φ2;将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2,磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过,所以 ΔΦ2=|(-Φ2)-Φ1|=Φ1+Φ2(以原来穿过的方向为正方向,则后来从 另一面穿过的方向为负方向).故正确选项为 C.]
自主预习 探新知
一、电磁感应的发现 1.丹麦物理学家 奥斯特 发现载流导体能使小磁针转动,这种 作用称为电流的磁效应,揭示了电 现象与磁现象之间存在密切联系. 2.英国物理学家 法拉第 发现了电磁感应现象,即“磁生电” 现象,他把这种现象命名为 电磁感应 .产生的电流叫作 感应电流 .
二、感应电流产生的条件 1.探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(实验图如图所 示)
合作探究 攻重难
磁通量的理解与计算
1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时,Φ=BS. (2)B 与 S 不垂直时,Φ=B⊥S,B⊥为 B 垂直于线圈平面的分量.如 图甲所示,Φ=B⊥S=(Bsin θ)·S.也可以 Φ=BS⊥,S⊥为线圈在垂直于 磁场方向上的投影面积,如图乙所示,Φ=BS⊥=BScos θ.
教科版高中物理选修3-2课件第1章-5

计.金属棒与导轨间的动摩擦因数为 μ ,若用恒力 F 沿水平
向右拉导体棒运动,求金属棒的最大速度.
图1-5-5
【解析】
金属棒向右运动切割磁感线,产生感应电动
势,由右手定则知,棒中有从a→b方向的电流;再由左手定 则,安培力向左,导体棒受到的合力减小,向右做加速度逐 渐减小的加速运动;当安培力与摩擦力的合力增大到大小等
连接一个阻值为 R 的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒
ab ,质量为 m ,从静止开始沿导轨下滑.求 ab 棒的最大速 度.(已知ab和导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电 阻不计)
图1-5-4 【审题指导】 解决本题应把握以下三个关键点:
(1)导体棒做什么运动取决于受力情况和初状态. (2)导体棒先做加速运动后达到匀速运动状态. (3)导体棒达到恒定速度时受力平衡.
步骤 9 :先由学生自己总结
本节的主要知识 ,教师点 评,安排学生课下完成 【课时作业】
演示结束
课
标
解
读
重
点
难
点
1.知道电磁感应现象遵守能
量守恒定律. 2.掌握电磁感应现象中产 生的电能与克服安培力做功 的关系.
1.电磁感应与能量的综 合.(重点)
2.电磁感应与力学知识
的综合.(重点) 3.电磁感应中能量的转 化关系.(难点)
状态时的平衡方程,往往是解答该类问题的突破口.
(2012· 广元高二检测 ) 如图 1 - 5- 4 所示, AB 、 CD 是两 根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间距离为 L,导轨平 面与水平面的夹角为 θ.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平 面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为 B . 在导轨的 A 、 C 端
反映线框中感应电流变化规律的是(
(完整版)高中物理选修3-2课后习题答案及解释

电磁感应和楞次定律1. 答案:CD详解:导体棒做匀速运动,磁通量的变化率是一个常数,产生稳恒电流,那么被线圈缠绕的磁铁将产生稳定的磁场,该磁场通过线圈 c 不会产生感应电流;做加速运动则可以;2.答案:C详解:参考点电荷的分析方法,S 磁单极子相当于负电荷,那么它通过超导回路,相当于向左的磁感线通过回路,右手定则判断,回路中会产生持续的adcba 向的感应电流;3.答案:A详解:滑片从 a 滑动到变阻器中点的过程,通过 A 线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出,产生向右的磁场,而且滑动过程中,电阻变大,电流变小,所以磁场逐渐变小,所以此时 B 线圈要产生向右的磁场来阻止这通过 A 线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出种变化,此时通过R 点电流由c流向d;从中点滑动到b的过程,通过A线圈的电流从固定接口流入,从滑片流出,产生向左的磁场,在滑动过程中,电阻变小,电流变大,所以磁场逐渐变大,所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这种变化,通过R的电流仍从c流向d o4.答案:B详解:aob 是一个闭合回路,oa 逆时针运动,通过回路的磁通量会发生变化,为了阻止这种变化,ob 会随着oa 运动;5.答案:A详解:开关在 a 时,通过上方的磁感线指向右,开关断开,上方的磁场要消失,它要阻止这种变化,就要产生向右的磁场来弥补,这时通过R2的电流从c指向d;开关合到b上时,通过上方线圈的磁场方向向左,它要阻止这种变化,就要产生向右的磁场来抵消,这时通过R2的电流仍从c指向d;6.答案:AC详解:注意地理南北极与地磁南北极恰好相反,用右手定则判断即可。
电磁感应中的功与能1.答案:C、D详解:ab 下落过程中,要克服安培力做功,机械能不守恒,速度达到稳定之前其减少的重力势能转化为其增加的动能和电阻增加的内能,速度达到稳定后,动能不再变化,其重力势能的减少全部转化为电阻增加的内能。
选CD2.答案:A详解:E=BLvI=E/R=BLv/RF=BIL=B A2L A2v/R W=Fd=B A2L A2dv/R=B A2SLv/R, 选A3.答案:B、C详解:开始重力大于安培力,ab 做加速运动,随着速度的增大,安培力增大,当安培力等于重力时,加速度为零;当速度稳定时达到最大,重力的功率为重力乘以速度,也在此时达到最大,最终结果是安培力等于重力,安培力不为0,热损耗也不为0.选BC4. 答案:(1) 5m/s。
鲁科版高中物理选修3-2教学课件:第1章 1.1

2.电磁感应现象和感应电流 (1)十年磨一剑,英国物理学家②法拉第于 1831 年终于发现了 “磁生电”现象的存在,并把这些现象叫作“电磁感应”。由电磁感 应现象产生的电流叫③感应电流。 (2)电磁感应现象发现的意义:电磁感应现象的发现使人们找到 了④磁生电的条件,进一步提示了电和磁的内在联系,引领人类社会 进入电气时代。 3.感应电流产生的条件:穿过闭合电路的⑤磁通量发生变化。
导入新课:某同学正在观看世界杯足球赛,德国队前锋球员一个 虚晃过了对方后卫,一脚攻门,只见足球在空中划出一条优美的弧线 奔球门死角而去,该同学绷紧了神经瞪大了眼睛,正值球将进未进之 际,突然眼前一黑——停电了! 生活中我们能离开电吗?电从何而 来?
1.1820 年,丹麦物理学家①奥斯特从实验中发现了电流的 磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕。 电流磁效应的发现给人 的启示:既然电能够产生磁,反过来利用磁能否获得电?
4.磁通量 (1)定义:设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,若有一个与磁场 方向垂直的线框平面,面积为 S,我们就把⑥B 与 S 的乘积叫作穿过这 个面积的磁通量。也可以形象地认为磁通量就是穿过这一线框面积 的⑦磁感线的条数。
(2)若磁感应强度为 B 的匀强磁场方向与面积为 S 的线框平面夹 角为θ,如图所示,则穿过这一线框的磁通量的表达式Φ=⑧BSsin θ;若磁场方向与线框平面平行,则穿过这一线框的磁通量Φ=⑨ 0 。 (3)在国际单位制中,磁通量的单位是⑩韦伯(Wb)。
【答案】C
3.(多选)如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定的电流,有一 矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线圈能产生感应电流 的是( )。 A.导线中电流变大 B.线框向下平动 C.线框向右平动 D.线框以导线 AB 为轴转动
高中物理选修三的知识点

高中物理选修三的知识点(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种类型的经典范文,如演讲稿、总结报告、合同协议、方案大全、工作计划、学习计划、条据书信、致辞讲话、教学资料、作文大全、其他范文等等,想了解不同范文格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, this shop provides you with various types of classic sample essays, such as speech drafts, summary reports, contract agreements, project plans, work plans, study plans, letter letters, speeches, teaching materials, essays, other sample essays, etc. Want to know the format and writing of different sample essays, so stay tuned!高中物理选修三的知识点学习知识容易,转化成为能力很难;提出问题容易,得到圆满答复很难;点评别人容易,身临其境去做很难;指责同事容易,正确评价自己很难。
人教版选修3-2物理高中第1节-划时代的发现

粤教版高中物理选修3-2课件第1章-第1节-第2节
图 1-1-10
【解析】 在直导线电流磁场中的五个线圈,原来磁通 量都是垂直纸面向里的,对直线电流来说,离电流越远,磁 场就越弱. 线圈向右平动,穿过线圈的磁通量没有变化,故 A 线圈 中没有感应电流. 线圈向下平动,穿过线圈的磁通量减少,故 B 线圈中产 生感应电流. 线圈绕轴转动,穿过线圈的磁通量变化,故 C 线圈中产 生感应电流. 线圈不动,线圈中磁通量不变,故 D 线圈中没有感应电 流. 线圈向上平移,穿过线圈的磁通量增加,但由于线圈不 是闭合回路,因此 E 线圈中无感应电流. 【答案】 B、C 中有感应电流 A、D、E 中无感应电 流
磁通量
【问题导思】 1.应从哪些方面理解磁通量? 2.如何求解磁通量和磁通量的变化量?
1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时:Φ=BS,B 指匀强磁场的磁感应强度, S 为线圈的面积. (2)B 与 S 不垂直时:Φ=BS⊥,S⊥为 线圈在垂直磁场方向上的投影面积,在应 用时可将 S 投影到与 B 垂直的方向上或者
●新课导入建议 晴朗的天气,绿色的草坪,我们可以尽情享受野外大自 然给我们带来的乐趣. 在游玩的同时,我们不妨也做一次简单的生活实验,把 一条大约 10 m 长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个 接线柱上,形成闭合电路.两个同学迅速摇动这条电线,这 时你会惊奇地发现电流表的指针在来回摆动.当两同学站的 方位不同时, 电流的大小也随之发生变化. 这是怎么回事呢? 通过这节课的学习,我们将明白其中的奥秘.
线圈,磁通量应是抵消之后所剩余的磁感线 的净条数、从上向下看,穿过圆环 A、B 的 磁感线如图所示,磁感线有进有出,A、B 环 向外的磁感线条数一样多,但 A 环向里的磁感线条数较多, 抵消得多,净剩条数少,所以 ΦA<ΦB.
人教版高中物理选修3-2课后习题参考答案
人教版高中物理选修3-2课后习题参考答案课后练习一第1 讲电磁感应和楞次定律1.如图17-13所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,线圈c中将有感应电流产生()A.向右做匀速运动B.向左做匀速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动答案:CD详解:导体棒做匀速运动,磁通量的变化率是一个常数,产生稳恒电流,那么被线圈缠绕的磁铁将产生稳定的磁场,该磁场通过线圈c不会产生感应电流;做加速运动则可以;2.磁单极子"是指只有S极或N极的磁性物质,其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。
物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子,如题图4所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一,abcd为用超导材料围成的闭合回路,该回路旋转在防磁装置中,可认为不受周围其它磁场的作用。
设想有一个S极磁单极子沿abcd的轴线从左向右穿过超导回路,那么在回路中可能发生的现象是:A.回路中无感应电流;B.回路中形成持续的abcda流向的感应电流;C.回路中形成持续的adcba流向的感应电流;D.回路中形成先abcda流向而后adcba流向的感应电流答案:C详解:参考点电荷的分析方法,S磁单极子相当于负电荷,那么它通过超导回路,相当于向左的磁感线通过回路,右手定则判断,回路中会产生持续的adcba向的感应电流;3.如图3所示装置中,线圈A的一端接在变阻器中点,当变阻器滑片由a滑至b端的过程中,通过电阻R的感应电流的方向()A.由c流向d B.先由c流向d,后由d流向cC.由d流向c D.先由d流向c,后由c流向d答案:A详解:滑片从a滑动到变阻器中点的过程,通过A线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出,产生向右的磁场,而且滑动过程中,电阻变大,电流变小,所以磁场逐渐变小,所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这通过A线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出种变化,此时通过R点电流由c流向d;从中点滑动到b的过程,通过A线圈的电流从固定接口流入,从滑片流出,产生向左的磁场,在滑动过程中,电阻变小,电流变大,所以磁场逐渐变大,所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这种变化,通过R的电流仍从c流向d。
人教版高中物理选修3-2第一章
选修3-2第一章
第1节划时代的发现
1.下列现象中,属于电磁感应现象的是()
A.磁场对电流产生力的作用
B.变化的磁场使闭合电路产生感应电流
C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.电流周围产生磁场
【解析】电磁感应现象是指磁生电的现象,选项B对.
【答案】 B
2.(多选)1823年,科拉顿做了这样一个实验,他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈,来观察在线圈中是否有电流产生.在实验时,科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响,他通过很长的导线把连在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里.他想,反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电流应该是“稳定”的),插入磁铁后,如果有电流,跑到另一间房里观察也来得及.就这样,科拉顿开始了实验.然而,无论他跑得多快,他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置,科拉顿失败了.以下关于科拉顿实验的说法中正确的是()
A.实验中根本没有感应电流产生
B.实验中有感应电流产生
C.科拉顿的实验装置是完全正确的
D.科拉顿实验没有观察到感应电流是因为在插入磁铁的过程中会有感应电流产生,但当跑到另一间房观察时,电磁感应过程已经结束,不会看到电流计指针的偏转【解析】感应电流是在磁通量变化的过程中产生的,这种变化一旦停止,感应电流也就不存在了.
【答案】BCD
3.德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率10 kMW,频率5 kMHz的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸,它将使方圆400~500 m2范围内电场强度达到每米数千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是()
A.电磁脉冲引起的电磁感应现象。
人教版高中物理选修3-2知识点整理及重点题型梳理] 变压器 提高
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习变压器【学习目标】1.知道原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)的概念。
2.知道理想变压器的概念,记住电压与匝数的关系。
3.知道升压变压器、降压变压器概念。
4.会用1122U n U n =及1122I U I U =(理想变压器无能量损失)解题。
5.知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。
6.分析论证:为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。
7.会计算电能输送的有关问题。
8.了解科学技术与社会的关系。
【要点梳理】要点一、 变压器的原理1.构造:变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成,两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成,是用来改变交流电压的装置(单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示)。
2.工作原理变压器的变压原理是电磁感应。
如图所示,当原线圈上加交流电压U 时,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量,在原、副线圈中都要产生感应电动势。
如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流,它也在铁芯中产生交变磁通量,在原、副线圈中同样要引起感应电动势。
由于这种互相感应的互感现象,原、副线圈间虽然不相连,电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转换方式为:原线圈电能→磁场能→副线圈电能。
要点诠释:(1)在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象,叫做互感现象。
(2)互感现象是变压器工作的基础:变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
(3)变压器是依据电磁感应工作的,因此只能工作在交流电路中,如果变压器接入直流电路,原线圈中的电流不变,在铁芯中不引起磁通量的变化,没有互感现象出现,变压器起不到变压作用。
要点二、 理想变压器的规律 1.理想变压器没有漏磁(磁通量全部集中在铁芯内)和发热损失(原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计)的变压器,即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第一章电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.(1)利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。
(2)由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流。
二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件:闭合电路.......。
....中磁通量发生变化2、产生感应电流的方法.(1)磁铁运动。
(2)闭合电路一部分运动。
(3)磁场强度B变化或有效面积S变化。
注:第(1)(2)种方法产生的电流叫“动生电流”,第(3)种方法产生的电流叫“感生电流”。
不管是动生电流还是感生电流,我们都统称为“感应电流”。
3、对“磁通量变化”需注意的两点.(1)磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。
(2)“运动不一定切割,切割不一定生电”。
导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
4、分析是否产生感应电流的思路方法.(1)判断是否产生感应电流,关键是抓住两个条件:①回路是闭合导体回路。
②穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意:第②点强调的是磁通量“变化”,如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化,那么不论低通量有多大,也不会产生感应电流。
(2)分析磁通量是否变化时,既要弄清楚磁场的磁感线分布,又要注意引起磁通量变化的三种情况:①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。
②闭合回路的面积S发生变化。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
①凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。
②凡是由磁通量的减少引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。
(2)楞次定律的因果关系:闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果,简要地说,只有当闭合电路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现。
(3)“阻碍”的含义.①“阻碍”可能是“反抗”,也可能是“补偿”.当引起感应电流的磁通量(原磁通量)增加时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相反,感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加;当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相同,感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。
(“增反减同”)②“阻碍”不等于“阻止”,而是“延缓”.感应电流的磁场不能阻止原磁通量的变化,只是延缓了原磁通量的变化。
当由于原磁通量的增加引起感应电流时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了,但磁通量仍在增加,不影响磁通量最终的增加量;当由于原磁通量的减少而引起感应电流时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了,但磁通量仍在减少,不影响磁通量最终的减少量。
即感应电流的磁场延缓了原磁通量的变化,而不能使原磁通量停止变化,该变化多少磁通量最后还是变化多少磁通量。
③“阻碍”不意味着“相反”.在理解楞次定律时,不能把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向与原磁场的方向相反。
事实上,它们可能同向,也可能反向。
(“增反减同”)(4)“阻碍”的作用.楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的反映,在客服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化成电能。
(5)“阻碍”的形式.(6)适用范围:一切电磁感应现象.(7)研究对象:整个回路.(8)使用楞次定律的步骤:①明确(引起感应电流的)原磁场的方向.②明确穿过闭合电路的磁通量(指合磁通量)是增加还是减少.③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向.④利用安培定则确定感应电流的方向.2、右手定则.(1)内容:伸开右手,让拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直(或倾斜)从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)作用:判断感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系。
(3)适用范围:导体切割磁感线。
(4)研究对象:回路中的一部分导体。
(5)右手定则与楞次定律的联系和区别 .① 联系:右手定则可以看作是楞次定律在导体运动情况下的特殊运用,用右手定则和楞次定律判断感应电流的方向,结果是一致的。
② 区别:右手定则只适用于导体切割磁感线的情况(产生的是“动生电流”),不适合导体不运动,磁场或者面积变化的情况,即当产生“感生电流时,不能用右手定则进行判断感应电流的方向。
也就是说,楞次定律的适用范围更广,但是在导体切割磁感线的情况下用右手定则更容易判断。
【小技巧】:左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”。
“力”的最后一笔“丿”方向向左,用左手;“电”的最后一笔“乚”方向向右,用右手。
四、法拉第电磁感应定律 .1、法拉第电磁感应定律 .(1)内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
(2)公式:t E ∆∆Φ=(单匝线圈) 或 tn E ∆∆Φ=(n 匝线圈). 对表达式的理解:① E ∝⇔∆∆Φt t k E ∆∆Φ= 。
对于公式tk E ∆∆Φ=,k 为比例常数,当E 、ΔΦ、Δt 均取国际单位时,k =1,所以有tE ∆∆Φ= 。
若线圈有n 匝,且穿过每匝线圈的磁通量变化率相同,则相当于n 个相同的电动势t∆∆Φ串联,所以整个线圈中电动势为tnE ∆∆Φ= (本式是确定感应电动势的普遍规律,适用于所有电路,此时电路不一定闭合). ② 在tnE ∆∆Φ=中(这里的ΔΦ取绝对值,所以此公式只计算感应电动势E 的大小,E 的方向根据楞次定律或右手定则判断),E 的大小是由匝数及磁通量的变化率(即磁通量变化的快慢)决定的,与Φ或ΔΦ之间无大小上的必然联系(类比学习:关系类似于a 、v 和Δv 的关系)。
③ 当Δt 较长时,t nE ∆∆Φ=求出的是平均感应电动势;当Δt 趋于零时,tn E ∆∆Φ=求出的是瞬时感应电动势。
2、E =BLv 的推导过程 .如图所示闭合线圈一部分导体ab 处于匀强磁场中,磁感应强度是B ,ab 以速度v 匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?推导:回路在时间t 内增大的面积为:ΔS =L (v Δt ) .穿过回路的磁通量的变化为:ΔΦ = B ·ΔS= BLv ·Δt . 产生的感应电动势为:BLv ttBLv t E =∆∆⋅=∆∆Φ=(v 是相对于磁场的速度).若导体斜切磁感线(即导线运动方向与导线本身垂直, 但跟磁感强度方向有夹角),如图所示,则感应电动势为E =BLvsin θ(斜切情况也可理解成将B 分解成平行于v 和垂直于v 两个分量)3、E =BLv 的四个特性 . (1)相互垂直性 .公式E =BLv 是在一定得条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,还需要B 、L 、v三者相互垂直,实际问题中当它们不相互垂直时,应取垂直的分量进行计算。
若B 、L 、v 三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行,感应电动势为零。
(2)L 的有效性 .公式E =BLv 是磁感应强度B 的方向与直导线L 及运动方向v 两两垂直的情形下,导体棒中产生的感应电动势。
L 是直导线的有效长度,即导线两端点在v 、B 所决定平面的垂线方向上的长度。
实际上这个性质是“相互垂直线”的一个延伸,在此是分解L ,事实上,我们也可以分解v 或者B ,让B 、L 、v 三者相互垂直,只有这样才能直接应用公式E =BLv 。
E =BL (v sin θ)或E =Bv (L sin θ) E = B ·2R ·v有效长度——直导线(或弯曲导线)在垂直速度方向上的投影长度.(3)瞬时对应性 .对于E =BLv ,若v 为瞬时速度,则E 为瞬时感应电动势;若v 是平均速度,则E为平均感应电动势。
(4)v 的相对性 .公式E =BLv 中的v 指导体相对磁场的速度,并不是对地的速度。
只有在磁场静止,导体棒运动的情况下,导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等。
4、公式tnE ∆∆Φ=和E =BLvsin θ的区别和联系 . (1)两公式比较 .(2)两个公式的选用 .① 求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时,两个公式都可以用。
② 求解某一过程(或某一段时间)内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量(q =I Δt )等问题,应选用tnE ∆∆Φ= . ③ 求解某一位置(或某一时刻)的感应电动势,计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题,应选用E =BLvsi nθ 。
5、感应电动势的两种求解方法 . (1)用公式tn E ∆∆Φ=求解 . t nE ∆∆Φ=是普遍适用的公式,当ΔΦ仅由磁场的变化引起时,该式可表示为S tB n E ∆∆=;若磁感应强度B 不变,ΔΦ仅由回路在垂直于磁场方向上得面积S 的变化引起时,则可表示为公式B tSnE ∆∆=,注意此时S 并非线圈的面积,而是线圈内部磁场的面积。
(2)用公式E =BLvsin θ求解 .① 若导体平动垂直切割磁感线,则E =BLv ,此时只适用于B 、L 、v 三者相互垂直的情况。
② 若导体平动但不垂直切割磁感线,E =BLvsin θ(此点参考P4“ E =BLv 的推导过程”)。
6、反电动势.电源通电后,电流从导体棒的a 端流向b 端,用左手定则可判断ab 棒受到的安培力水平向右,则ab 棒由静止向右加速运动, 而ab 棒向右运动后,会切割磁感线,从而产生感应电动势(如图), 此感应电动势的阻碍电路中原来的电流,即感应电动势的方向跟 外加电压的方向相反,这个感应电动势称为“反电动势”。
五、电磁感应规律的应用 .1、法拉第电机 . (1)电机模型 .(2)原理:应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势。
.① 铜盘可以看作由无数根长度等于铜盘半径的导体棒组成,导体棒在转动过程中要切割磁感线。
② 大小:ω221BL E =(其中L 为棒的长度,ω为角速度) E =BLvtnE ∆∆Φ=棒上各点速度不同,其平均速度为棒上中点的速度:ωω⋅=⋅=L r v 21中。
利用E =BLv知,棒上的感应电动势大小为:如果经过时间Δt ,则棒扫过的面积为t L L t S ∆⋅=⋅∆⋅=∆ωππω22212 磁通量的变化量为:ωω22121BL L BL v BL E =⋅==t BL L t B S B ∆⋅=⋅∆⋅⋅=∆⋅=∆Φωππω22212由tE ∆∆Φ=知,棒上得感应电动势大小为 ωω222121BL t tBL t E =∆∆⋅=∆∆Φ=建议选用E =BLv 配合平均速度ωω⋅=⋅=L r v 2中来推导,此种推导方式方便于理解和记忆。