高考物理-电磁感应复习全攻略(含真题讲解)
24页1、高中物理-电磁感应交流电复习方略及真题讲解考纲定位内容要求见2022年高考真题练习1.电磁感应和楞次定律探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律.2.法拉第电磁感应定律通过实验,理解法拉第电磁感应定律.3.自感和涡流通过实验,了解自感现象和涡流现象能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用.知识重现一、关于电磁感应的几个基本问题1电磁感应现象利用磁场产生电流(或电动势)的现象,叫电磁感应现象所产生的电流叫感应电流,所产生的电动势叫感应电动势2产生感应电流的条件(1)当穿过电路的磁通量发生变化时就将发生电磁感应现象,电路里产生感应电动势如果电路闭合,则产生感应电流(2)当导体在磁场中做切割磁感线的运动时将发生电磁感应现象,导体里产生感应电动势如果做切割磁感线运动的导体是某闭合电路的一部分,则电路里将产生感应电流产生感应电动势的那部分导体相当于电源应指出的是:闭合电路的一部分做切割磁感线运动时,穿过闭合电路的磁通量也将发生变化所以上述两个条件从根本上还应归结为磁通量的变化如图所示,如果矩形线圈abcd在匀强磁场中以速度v平动时,尽管线圈的bc和ad边都在做切割磁感线运动,但由于穿过线圈
2、的磁通量没有变,所以线圈回路中没有感应电流3发生电磁感应现象的理论解释(1)导体在磁场中做切割磁感线运动而发生的电磁感应现象,可以用运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用来解释(2)磁场变化使穿过磁场中闭合回路的磁通量改变而发生的电磁感应现象,可以用麦克斯韦的电磁场理论来解释二、感应电流方向的判断1右手定则使用方法如图所示右手定则适用于导体切割磁感线(平动或转动)产生的感应电流方向的判定2楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化楞次定律主要用来判断感应电流的方向它涉及两个磁场,感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场),前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系,而是前者“阻碍”后者“变化”的关系(2)对“阻碍”意义的理解理解角度解释谁阻碍谁“感应电流的磁场”阻碍“产生感应电流的原磁场”的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是穿过回路的“磁通量的变化”,而不是磁通量本身如何阻碍原磁通量增加时,阻碍增加(感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,起抵消作用);原磁通量减少时,阻碍减少(感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,起补偿作用),简称“增反减同
3、”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,结果是阻而未止3.楞次定律和右手定则的区别(1)判断感应电流的方向时,右手定则只适用于部分导体切割磁感线的情况,楞次定律适用于任何情况(2)楞次定律的研究对象是整个回路,而右手定则却是一段做切割磁感线运动的导体但二者是统一的(3)用到楞次定律必定要用安培定则(判断感应电流产生的磁场方向,或由磁场方向判断感应电流)三、感应电动势的大小1感应电动势(1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源,导体的电阻相当于电源内阻(2)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即I.2法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比表达式为En.(2)理解方向:感应电动势的方向与电源内部感应电流方向一致当t为一段时间时,E为这段时间内的平均感应电动势;当t0时,E为瞬时感应电动势;t图象的斜率为.n为线圈的匝数,与n无关,E与n有关,相当于多个电源串联磁通量变化的三种方式En(3)应用En时应注意的几个问题由于磁通量有正负之分,计算磁通量的变化时一定要规定磁通量的
4、正方向正向的磁通量增加与反向的磁通量减少产生的感应电流的方向相同公式En是求解回路某段时间内平均感应电动势的最佳选择,所求得的感应电动势是整个回路的电动势,而不是某部分导体的电动势用公式EnS求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内垂直磁场方向的有效面积计算通过回路的电荷量:通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R总有关,与时间长短无关推导如下:qtt.3导体切割磁感线(1)感应电动势公式:EBLv(可由法拉第电磁感应定律推出)(2)说明:上式仅适用于导体各点以相同的速度在匀强磁场中切割磁感线的情况,且L、v与B两两垂直当LB,Lv,而v与B成角时,感应电动势EBLvsin.若导线是曲折的,则L应是导线的有效切割长度下图中,棒的有效长度均为ab间的距离公式EBLv中,若v是一段时间内的平均速度,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4导体转动切割磁感线如图所示,导体棒以端点为轴,在垂直于磁感线的平面内以角速度匀速转动,产生的感应电动势EBl2(用中点的线速度来计算)四、自感和涡流1自感(1)自感现象:由于通过导体的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫自感现象(2)自感电
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