第40講 電磁感應與力學規律的綜合應用 高中物理一輪複習

2021-01-16 高中學習幫

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知識點總結

考點一.產生感應電流的條件

1.磁通量

1)定義式:

jΦ=BS,式中B為勻強磁場的磁感應強度,S為垂直於磁場的投影面的面積。

(2)意義:

(3)穿過S面的磁感線的條數,是標量,但有正負,正負代表磁感線從迴路平面的哪個方向穿入。

(3)磁通量變化的類型

①由於磁場B變化而引起閉合迴路的磁通量的變化。

②由於閉合迴路的面積S發生變化而引起磁通量的變化。

③磁場、閉合迴路面積都發生變化時,也可引起穿過閉合電路的磁通量的變化。

 

2.產生感應電流的條件是:

穿過閉合迴路的磁通量發生變化。

 

3.產生感應電動勢的條件:

無論迴路是否閉合,只要穿過線圈的磁通量發生變化,線圈中就有感應電動勢產生,產生感應電動勢的那部分導體相當於電源。

 

考點二.感應電流方向的判斷

1.楞次定律

1)內容:

感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

(2)適用範圍:

適用於一切電磁感應現象。

(3)應用楞次定律判斷感應電流方向的一般步驟:

①明確所研究的閉合迴路中原磁場的方向;

②明確穿過閉合迴路的磁通量是增加還是減少;

③楞次定律判定感應電流的磁場方向;

④由安培定則根據感應電流的磁場方向判斷出感應電流的方向。

4楞次定律的推廣含義:

總的來說,感應電流的效果總是要反抗(或阻礙)產生感應電流的原因,利用「結果」反抗「原因」的思想定性進行分析,具體可分為以下三種情況:

①阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化—「增反減同」。

②阻礙導體與磁場間的相對運動—「來拒去留」。

③阻礙原電流的變化(自感現象) —「增反減同」。

 

2.右手定則

1)判定方法:

伸開右手,讓大拇指跟其餘四指垂直,並且都跟手掌在一個平面內,讓磁感線垂直從手心進入,大拇指指嚮導體運動的方向,其餘四指指的就是感應電流的方向。

2適用範圍:

適用於由導體切割磁感線而產生感應電流方向的判定。

(3)注意事項:

①當磁場運動導體不動時,用右手定則,拇指指向是導體相對磁場的運動方向。

②「切割」的那段導體中,感應電流的方向就是感應電動勢的方向,即由低電勢點指向高電勢點。

 

考點三.感應電動勢大小的計算

1.法拉第電磁感應定律

(1)內容:

電路中感應電動勢大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。

(2)公式:

(3)普遍適用,多用於迴路中磁通量發生變化的情況,一般用來求△t這段時間內感應電動勢的平均值。

 

2.E=BLv

(1)僅適用於計算一段導體在勻強磁場中垂直平動切割磁感線產生的感應電動勢情況。式中B、L、v三者必須互相垂直。

(2)L為導體在垂直於速度和磁場方向上的投影長度; v為相對於磁場的有效切割速度,即為導體相對於磁場的垂直切割速度。

 

考點四.自感現象

1.自感現象:

由於導體本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象。

 

2.自感電動勢:

在自感現象中產生的感應電動勢叫自感電動勢。

,L是自感係數,跟線圈的形狀、長短、匝數等因素有關係,線圈越粗,越長、匝數越密,它的自感係數越大,另外有鐵芯的線圈自感係數比沒有鐵芯時大得多。

 

3.自感現象中的通斷電問題

(1)通電瞬間:

含電感的電路相當於斷路,電流為零,隨著自感電動勢逐漸減小,電路中電流逐漸增大。

(2)電路穩定:

電感線圈相當於電路中的直流電阻。

(3)斷電瞬間:

電感線圈相當於電流(自感電動勢)逐漸減弱的電源,通過放電將儲存電能釋放到迴路中。

 

巧點妙撥

1.對楞次定律中「阻礙」要加強理解,注意「阻礙」不是阻止,這裡是阻而未止。阻礙磁通量變化指:

磁通量增加時,阻礙增加(感應電流的磁場和原磁場方向相反,起抵消作用);

磁通量減少時,阻礙減少(感應電流的磁場和原磁場方向一致,起補償作用),簡稱「增反減同」。

「阻礙」表示了能量的轉化關係,正因為存在阻礙作用 , 才能將其它形式的能量轉化為電能。


2.注意區別應用安培定則、左手定則、右手定則

定則、定律

適用的基本物理現象

安培定則

判斷電流(運動電荷)的磁場方向

左手定則

判斷磁場對電流、運動電荷的作用力方向

右手定則

判斷閉合電路的一部分做切割磁感線的運動時產生的感應電流方向

3.區別磁通量、磁通量的變化量及磁通量的變化率之間的關係:

磁通量φ=BS表示穿過這一平面的磁感線的條數,磁通量的變化量Δφ=φ2-φ1,表示磁通量變化的多少,磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。φ大,Δφ及不一定大;大,φ及Δφ也不一定大。

4.區別公式和E=BLv

(1)一般用於計算平均感應電動勢和感生電動勢;E=BLv一般用於計算瞬時感應電動勢、動生電動勢。

 (2)若迴路中既有感生電動勢,又有動生電動勢,則迴路中總的電動勢應為二者之和(二者方向相同時)或二者之差(二者方向相反時)。


5.感應電荷量的計算

閉合迴路中磁通量發生變化時,就會產生感應電流,在△t內通過導線橫截面的電量(感應電量)為,僅由線圈的匝數、迴路總電阻和磁通量的變化量決定,與發生磁通量變化的時間無關.因此,要快速求得通過導體橫截面積的電量q,關鍵是正確求得磁通量的變化量Δφ。所以,當用一根磁棒先後兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時,線圈裡積聚的感應電量相等.但快插與慢插時產生的感應電動勢、感應電流不同,外力做的功也不同。

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