概念和规律归类总结.doc

电磁感应概念和规律归类总结在电磁感应一章主要要解决三个基本问题：1、产生感应电流的条件是什么？2、感应电流的方向如何判断？3、感应电动势应如何计算？楞次定律解决了感应电流的方向判断问题，法拉第电磁感应定律用于计算感应电动势的大小，而感应电流的大小只需运用闭合电路欧姆定律即可确定因此，楞次定律、法拉第电磁感应定律是电磁感应一章的重点另外，电磁感应的规律也是自感、交变电流、变压器等知识的基础，因而在电磁学中占据了举足轻重的地位一、磁通量Φ磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量（1）公式Φ=BS单位：韦伯（Wb）1Wb=1T·m2=1V·s=1kg·m2/（A·s2）适用条件：①匀强磁场；②磁感线与线圈平面垂直（2）在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积（3）磁通量的物理意义就是穿过某一面积的磁感线条数．（4）S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积（5）磁通量与线圈的匝数无关磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数影响同理，磁通量的变化量也不受匝数的影响6）磁通量虽然有正负之分，却是标量如果穿过某个面的磁通量为Ф，将该面转过180°，那么穿过该面的磁通量就是-Ф 若穿过某一面积有方向相反的磁场，应考虑相反方向磁通抵消后乘余的磁通量如图甲所示两个环a和b，其面积Sa＜Sb，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小？我们若从上往下看，则穿过环a、b的 磁感线如图乙所示，磁感线有进有出相互抵消后，即Φa=Φ出-Φ进，，得Φa＞Φb 。

由此可知，若有像图乙所示的磁场，在求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量二、电磁感应现象——感应电流产生的条件（1）产生感应电流的条件※穿过闭合电路的磁通量发生变化 [注]：对于闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时是否一定产生感应电流呢？比如：如图所示，闭合线圈abcd部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动，但整个线圈中却没有感应电流产生原因是：整个线圈中的磁通量并没有发生变化2）产生感应电动势的条件◆穿过电路的磁通量发生变化 (◆导体在磁场中做切割磁感线)电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电路闭合才有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通量发生变化就有感应电动而产生感应电动势的那部分导体相当于电源3）磁通发生变化的几种基本情况由磁通量计算式Φ=BSsinα（α是B与S的夹角）可知，磁通量变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式 ① S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔB·Ssinα② B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔS·Bsinα③ B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)④ B、S、α中有两个或三个一起变化时，就要分别计算Φ1、Φ2，再求Φ2—Φ1了 例：如图，穿过该面的磁通量为Φ，则将该面转动1800，该面的磁通量的变化为多少？分析：有些同学认为磁通量的变化量为零。

理由是：两次该面的磁通量相同实际上，虽然磁通量是标量，没有方向，但有正负磁通量的正负，分别表示从某一个面的正、负两个方向穿过的磁通量原来该面的磁通量为Φ，当将该面转动1800后，该面的磁通量则变为-Φ，因此该面的磁通量的变化量为ΔΦ=-2Φ三、感应电流(电动势)方向的判定： （1） 当部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电动势和感应电流用右手定则判定： 判定原则：a、感应电流方向的判定：四指所指的方向为感应电流的方向； b、对于感应电动势的方向判断，无论电路是否闭合，都可以用右手定 则进行判断：四指指向电动势的正极2）当闭合电路中的磁通量发生变化时，引起感应电流时，用楞次定律判断： 楞次定律的内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化；A、 对楞次定律关键是理解“阻碍”的含义：◎“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓了，原磁场的变化趋势不会改变 ◎阻碍的对象是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流 ◎阻碍不是相反．当原磁通增大时,感应电流磁场方向与原磁场方向相反,以阻碍其增大;当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小.(增反减同) 楞次定律告诉我们：感应电流对产生的原因（包括外磁场的变化、线圈面积的变化、相对位置的变化、导体中电流的变化等）都有阻碍作用。

因此用推广含义考虑问题可以提高运用楞次定律解题的速度和准确性①推论Ⅰ:由相对运动引起的电磁感应现象中，感应电流的效果是阻碍相对运动,可理解为“来拒去留” ②推论Ⅱ:阻碍的效果还可以表现为使线圈面积有扩大、缩小的趋势，目的是阻碍磁通量的变化, 可理解为“增缩减扩”③阻碍原电流的变化．（自感现象） B、应用楞次定律判定感应电流方向的具体步骤：①明确原磁场穿过闭合电路的磁场方向分析原磁场磁通量的变化情况（是增还是减）；②根据楞次定律中的“增反减同”,确定感应电流产生的磁场方向③利用右手螺旋定则判定感应电流的方向3）楞次定律与右手定则的关系：两者是一般规律与特殊规律的关系各种产生感应电流的情况下都可用楞次定律判断其方向，而用右手定则只用于判断闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向4）楞次定律的实质： 是能的转化与守恒定律在电磁感应现象中的体现 四、感应电动势 “由于磁通量的变化，使闭合回路中产生感应电流”，这只是表现出来的电磁感应现象，而其实质是由于磁通量的变化，使闭合回路中产生了电动势E——感应电动势感应电动势比感应电流更能反映电磁感应的本质而法拉第电磁感应定律就解决了感应电动势大小的决定因素和计算方法。

法拉第电磁感应定律：在电磁感应现象中，产生的感应电动势大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比E=nΔΦ / Δt（1）法拉第电磁感应定律的特殊情况：回路中的部分导体做切割磁感线运动，产生的感应电动势的计算公式：E= BlV（B⊥L）注意：①公式适用于导体上各点以相同的速度在匀强磁场中切割磁感线②V为有效切割速度（如图a）E=Blvsinθ③公式中L为导体在垂直磁场方向的有效长度（如图b、c）b:E=2BRv;c:③E=BRv④公式中若v为一段时间内的平均速度，则E感为平均感应电动势，若v为瞬时速度，则E感为瞬时感应电动势⑤转动产生的感应电动势:Ⅰ、转动轴与磁感线平行, 如图，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动oa棒绕o点转动时，棒上每点的角速度相等， 由v=ωr可知v随r成正比增大，可用v中代入E =Blv求得Ⅱ、线圈的转动轴与磁感线垂直如图，矩形线圈的长、宽分别为L1、L2，所围面积为S，向右的匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动线圈的ab、cd两边切割磁感线，产生的感应电动势相加可得E=BSω。

如果线圈由n匝导线绕制而成，则E=nBSω从图示位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=nBSωcosωt 该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关（但是轴必须与B垂直）实际上，这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式 （2）自感电动势：由于通过导体本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫自感现象自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势的作用是阻碍导体本身电流的变化自感电动势的计算公式E=L△I /△tL叫自感系数，其大小与线圈的长度、横截面积、匝数、有无铁心决定3）对E=nΔΦ/Δt 、E=BLV的理解及应用时应注意的问题①公式E=nΔΦ / Δt计算的是△t内的平均电动势公式E=BLV计算的是：V是平均速度则E为平均感应电动势，若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势注意：计算时，一定要看清所求的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势，以便正确的选用公式②E=n ΔΦ/Δt求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零③公式E=nΔΦ / Δt中关于磁通量的变化量ΔΦ的计算一般涉及到下列两种情况：a、回路与磁场垂直的面积S不变，磁感应强度B发生变化，则ΔΦ=S△B故得E=ΝS△B/△t （S是回路面积在与B垂直方向的投影面积）b、磁感应强度B不变，回路与磁场垂直的面积S发生变化，则ΔΦ=B△S故得E=ΝB△S /△t④E=BLv和E=n ΔΦ/Δt本质上是统一。

前者是后者的一种特殊情况但是，当导体做切割磁感线运动时，用E＝BLv求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用E= n ΔΦ/Δt求E比较方便⑤要严格区别Φ、△Φ、 △Φ/△tⅠ、Φ是状态量，表示在某一时刻（某一位置）时穿过回路的磁感线条数Ⅱ、△Φ是过程量，表示回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的增量Ⅲ、△Φ/△t表示磁通量的变化快慢，又称为磁通量的变化率Ⅳ、Φ、△Φ、△Φ/△t的大小没有直接关系，Φ、△Φ不能决定E的大小，△Φ/△t才能决定E的大小⑥在电磁感应现象中产生感应电动势的那部分导体相当于电源，该电源的正负极右手定则来确定，注意电源内部电流是由负极流向正极⑦在电磁感应现象里计算通过导体的电量时，要用平均感应电动势设在时间 △t内通过导线截面的电量为q，则根据电流定I= q/△t及法拉第电磁感应定律 E=n △Φ/△t，得：如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1），则：上式中n为线圈的匝数，△Ф为磁通量的变化量，R为闭合电路的总电阻注意：与发生磁通量变化的时间无关。