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1、電磁感應現(xiàn)象 愣次定律一、電磁感應1電磁感應現(xiàn)象只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應。產(chǎn)生的電流叫做感應電流2產(chǎn)生感應電流的條件：閉合回路中磁通量發(fā)生變化3. 磁通量變化的常見情況 (改變的方式)：線圈所圍面積發(fā)生變化，閉合電路中的部分導線做切割磁感線運動導致變化;其實質也是B不變而S增大或減小線圈在磁場中轉動導致變化。線圈面積與磁感應強度二者之間夾角發(fā)生變化。如勻強磁場中轉動的矩形線圈就是典型。磁感應強度隨時間(或位置)變化,磁感應強度是時間的函數(shù)；或閉合回路變化導致變化(改變的結果):磁通量改變的最直接的結果是產(chǎn)生感應電動勢,若線

2、圈或線框是閉合的.則在線圈或線框中產(chǎn)生感應電流，因此產(chǎn)生感應電流的條件就是：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化4.產(chǎn)生感應電動勢的條件:無論回路是否閉合,只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應電動勢產(chǎn)生,產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電源.電磁感應現(xiàn)象的實質是產(chǎn)生感應電動勢,如果回路閉合,則有感應電流,如果回路不閉合，則只能出現(xiàn)感應電動勢，而不會形成持續(xù)的電流我們看變化是看回路中的磁通量變化，而不是看回路外面的磁通量變化二、感應電流方向的判定1.右手定則:伸開右手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內，讓磁感線垂直穿過手心，手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直，大拇指指向導線運動的

3、方向, 四指所指的方向即為感應電流方向(電源).用右手定則時應注意：主要用于閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應電動勢與感應電流的方向判定，右手定則僅在導體切割磁感線時使用，應用時要注意磁場方向、運動方向、感應電流方向三者互相垂直當導體的運動方向與磁場方向不垂直時，拇指應指向切割磁感線的分速度方向若形成閉合回路，四指指向感應電流方向；若未形成閉合回路，四指指向高電勢“因電而動”用左手定則“因動而電”用右手定則應用時要特別注意：四指指向是電源內部電流的方向(負正)因而也是電勢升高的方向；即：四指指向正極。導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流是磁通量發(fā)生變化引起感應電流的特例，所以判定電流方向

4、的右手定則也是楞次定律的一個特例用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是對導體在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應電流方向的判定用右手定則更為簡便2.楞次定律(1)楞次定律(判斷感應電流方向)：感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化 (感應電流的) 磁場 (總是) 阻礙 (引起感應電流的磁通量的)變化 原因產(chǎn)生結果；結果阻礙原因。 (定語) 主語 (狀語) 謂語 (補語) 賓語(2)對“阻礙”的理解 注意“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。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

5、場和原磁場方向一致，起補償作用)，簡稱“增反減同”(3)楞次定律另一種表達：感應電流的效果總是要阻礙(或反抗)產(chǎn)生感應電流的原因. (F安方向就起到阻礙的效果作用)即由電磁感應現(xiàn)象而引起的一些受力、相對運動、磁場變化等都有阻礙原磁通量變化的趨勢。阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化；阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”；使線圈面積有擴大或縮小的趨勢； 有時應用這些推論解題 比用楞次定律本身更方便阻礙原電流的變化楞次定律 磁通量的變化表述：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。能量守恒表述： 從磁通量變化的角度：I感的磁場效果總要反抗產(chǎn)生感應電流的原因 從導體和

6、磁場的相對運動：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。從感應電流的磁場和原磁場：導體和磁體發(fā)生相對運動時,感應電流的磁場總是阻礙相對運動。楞次定律的特例右手定則：感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。(增反、減同)楞次定律的多種表述、應用中常見的兩種情況：一磁場不變,導體回路相對磁場運動；二導體回路不動,磁場發(fā)生變化。磁通量的變化與相對運動具有等效性：相當于導體回路與磁場接近，相當于導體回路與磁場遠離。(4)楞次定律判定感應電流方向的一般步驟 基本思路可歸結為：“一原、二感、三電流”，明確閉合回路中引起感應電流的原磁場方向如何； 確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減)

7、根據(jù)楞次定律確定感應電流磁場的方向再利用安培定則，根據(jù)感應電流磁場的方向來確定感應電流方向判斷閉合電路（或電路中可動部分導體）相對運動類問題的分析策略在電磁感應問題中，有一類綜合性較強的分析判斷類問題，主要講的是磁場中的閉合電路在一定條件下產(chǎn)生了感應電流，而此電流又處于磁場中，受到安培力作用，從而使閉合電路或電路中可動部分的導體發(fā)生了運動.對其運動趨勢的分析判斷可有兩種思路方法：常規(guī)法：據(jù)原磁場(B原方向及情況)確定感應磁場(B感方向)判斷感應電流(I感方向)導體受力及運動趨勢. 效果法：由楞次定律可知，感應電流的“效果”總是阻礙引起感應電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義.據(jù)阻礙原則，可直

8、接對運動趨勢作出判斷，更簡捷、迅速. (如F安方向阻礙相對運動或阻礙相對運動的趨勢)B感和I感的方向判定：楞次定律(右手) 深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產(chǎn)生I感的原因)B原方向?；B原?變化(原方向是增還是減)；I感方向?才能阻礙變化；再由I感方向確定B感方向。楞次定律的理解與應用 理解楞次定律要注意四個層次:誰阻礙誰?是感應電流的磁通量阻礙原磁通量;阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身;如何阻礙?當磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反,當磁通量減小時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”;結果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結

9、果是增加的還是增加,減少的還是減少.另外 “阻礙”表示了能量的轉化關系,正因為存在阻礙作用,才能將其它形式的能量轉化為電能; 感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的相對運動.電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)分析：就是分析導體的受力和運動情況之間的動態(tài)關系。一般可歸納為：導體組成的閉合電路中磁通量發(fā)生變化導體中產(chǎn)生感應電流導體受安培力作用導體所受合力隨之變化導體的加速度變化其速度隨之變化感應電流也隨之變化周而復始地循環(huán)，最后加速度小致零(速度將達到最大)導體將以此最大速度做勻速直線運動“阻礙”和“變化”的含義 原因產(chǎn)生結果；結果阻礙原因。感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，而不是阻礙引起感應電

10、流的磁場。因此，不能認為感應電流的磁場的方向和引起感應電流的磁場方向相反。產(chǎn)生產(chǎn)生阻礙磁通量變化 感應電流感應電流的磁場法拉第電磁感應定律、自感一、法拉第電磁感應定律(1)定律內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的這部分電路就相當于電源，在電源的內部電流的方向是從低電勢流向高電勢。(即：由負到正)表達式：=?(普適公式) (法拉第電磁感應定律)感應電動勢取決于磁通量變化的快慢(即磁通量變化率)和線圈匝數(shù)nB/t是磁場變化率(2)另一種特殊情況：回路中的一部分導體做切割磁感線運動時, 且導體運動方向跟磁場方向垂直。 E=BLv (垂直平動切割) (v

11、為磁場與導體的相對切割速度) (B不動而導體動；導體不動而B運動)E= nBSsin(t+)； EmnBS (線圈與B的軸勻速轉動切割) n是線圈匝數(shù)EBL2/2 (直導體繞一端轉動切割) *自感 (電流變化快慢) (自感)二、感應電量的計算N 感應電量 如圖所示，磁鐵快插與慢插兩情況通過電阻R的電量一樣，但兩情況下電流做功及做功功率不一樣 三.自感現(xiàn)象1.自感現(xiàn)象：由于導體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象2.自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢叫自感電動勢自感電動勢：E=L ( L是自感系數(shù)）：aL跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)等因素有關系線圈越粗，越長、匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)越大，另外有鐵

12、芯的線圈自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多 b自感系數(shù)的單位是亨利，國際符號是L，1亨=103毫亨=106 微亨3.關于自感現(xiàn)象的說明如圖所示，當合上開關后又斷開開關瞬間，電燈L為什么會更亮，當合上開關后，由于線圈的電阻比燈泡的電阻小，因而過線圈的電流I2較過燈泡的電流I1大，當開關斷開后，過線圈的電流將由I2變小，從而線圈會產(chǎn)生一個自感電動勢，于是電流由cbad流動，此電流雖然比I2小但比I1還要大因而燈泡會更亮假若線圈的電阻比燈泡的電阻大，則I2I1，那么開關斷開后瞬間燈泡是不會更亮的開關斷開后線圈是電源，因而C點電勢最高，d點電勢最低過線圈電流方向與開關閉合時一樣，不過開關閉合時，J點電勢高于C

13、點電勢，當斷開開關后瞬 間則相反，C點電勢高于J點電勢過燈泡的電流方向與開關閉合時的電流方向相反，a、b兩點電勢，開關閉合時UaUb，開關斷開后瞬間UaUb4.鎮(zhèn)流器 是一個帶鐵芯的線圈，起動時產(chǎn)生瞬間高電壓點燃日光燈，目光燈發(fā)光以后，線圈中的自感電動勢阻礙電流變化，正常發(fā)光后起著降壓限流作用，保證日光燈正常工作線圈作用：起動時產(chǎn)生瞬間高電壓，正常發(fā)光后起著降壓限流作用。電磁感應與力學綜合又分為兩種情況：一、與運動學與動力學結合的題目（電磁感應力學問題中，要抓好受力情況和運動情況的動態(tài)分析），(1)動力學與運動學結合的動態(tài)分析，思考方法是：導體受力運動產(chǎn)生E感I感通電導線受安培力合外力變化a變

14、化v變化E感變化周而復始地循環(huán)。循環(huán)結束時，a=0，導體達到穩(wěn)定狀態(tài)抓住a=0時，速度v達最大值的特點.例：如圖所示，足夠長的光滑導軌上有一質量為m，長為L，電阻為R的金屬棒ab，由靜止沿導軌運動，則ab的最大速度為多少（導軌電阻不計，導軌與水平面間夾角為，磁感應強度B與斜面垂直）金屬棒ab的運動過程就是上述我們談到的變化過程，當ab達到最大速度時： BlLmgsin I= E /R E =BLv由得：v=mgRsin/B2L2。(2)電磁感應與力學綜合方法：從運動和力的關系著手，運用牛頓第二定律基本思路:受力分析運動分析變化趨向確定運動過程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)由牛頓第二定律列方程求解導體運動v感應電動勢E感應電流I安培力F磁場對電流的作用電磁感應阻礙閉合電路歐姆定律)注意安培力的特點：純力學問題中只有重力、彈力、摩擦力，電磁感應中多一個安培力，安培力隨速度變化，部分彈力及相應的摩擦力也隨之而變，導致物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，在分析問題時要注意上述聯(lián)系電磁感應中的動力學問題 解題關鍵：在于通過運動狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，F(xiàn)=BIL臨界狀態(tài)v與a方向關系運動狀態(tài)的分析a變化情況F=ma合外力