高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳

一、电磁感应的发现

1.“电生磁”的发现

奥斯特实验的启迪:丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转,即电流的磁效应

 

2.“磁生电”的发现

(1)电磁感应现象的发现

法拉第根据他的实验,将产生感应电流的原因分成五类:

①变化的电流;

②变化的磁场;

③运动中的恒定电流;

④运动中的磁铁;

⑤运动中的导线。

(2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的条件,开辟了人类的电气化时代

 

感应电流产生的条件

1. 探究实验

实验一:导体在磁场中做切割磁感线的运动

实验二:通过闭合回路的磁场发生变化

 

2. 感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生

 

三、感应电动势

1. 定义:由电磁感应产生的电动势,叫感应电动势。产生电动势的那部分导体相当于电源。

 

2. 产生条件只要穿过电路的磁通量发生变化,无论电路是否闭合,电路中都会有感应电动势。

 

3. 方向判断在内电路中,感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极,跟内电路中的电流的方向一致。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

【关键一点】感应电流的产生需要电路闭合,而感应电动势的产生电路不一定需要闭合

 

四、法拉第电磁感应定律

1. 定律内容:感应电动势的大小,跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。

2. 表达式:高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第1张

说明:式中N为线圈匝数,是磁通量的变化率,注意它与磁通量以及磁通量的变化量高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第2张的区别。

②E与高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第3张无关,高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第4张成正比

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第5张图像中为斜率,所以斜率的意义为感应电动势

 

五、导体切割磁感线时产生的电动势

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第6张

公式中的l为有效切割长度,即导体与v垂直的方向上的投影长度.

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第7张

图中有效长度分别为:

甲图:l=cdsin β(容易错算成l=absin β).

乙图:沿v1方向运动时,l=MN;

沿v2方向运动时,l=0.

丙图:沿v1方向运动时,高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第8张

沿v2方向运动时,l=0;

沿v3方向运动时,l=R.


右手定则

1. 内容:将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢的四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线从手心穿入,大拇指指向导体运动方向,这时四指的指向就是感应电流的方向,也就是感应电动势的方向

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第9张

2. 适用情况:导体切割磁感线产生感应电流

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要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

 

2.适用情况所有电磁感应现象。

【关键一点】

(1)对“阻碍”的理解

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第10张

(2)利用楞次定律判断感应电流的方向

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第11张

电磁感应现象中导体运动问题的分析

电磁感应现象中导体中运动问题的解题思路:

(1)确定所研究的闭合电路

(2)明确闭合电路所包围的区域磁场的方向及磁场的变化情况

(3)确定穿过闭合电路的磁通量的变化或导体是否切割磁感线

(4)根据楞次定律或者右手定制判断感应电流的方向

(5)根据左手定则判断导体所受安培力及运动的方向

【关键一点】对于这类问题也可考虑利用楞次定律中的“因果分析法”,即楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果(结果)总是要阻碍产生感应电流的原因:

1)阻碍原磁通量的变化—增反减同

2)阻碍相对运动—来拒去留

3)使线圈面积有扩大或者缩小的趋势—增缩减扩

(4)阻碍原电流的变化(自感现象)--增反减同

 

九、电磁感应中的动力学问题

1.两种状态及处理方法

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第12张

2.力学对象和电学对象相互联系

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第13张

3.动态分析的基本思路

解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度最大或最小的条件。具体思路如下:

高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第14张

十、电磁感应中的能量转化与守恒

1.电磁感应现象中的能量转化与守恒

(1)与磁场变化(感生电动势)有关的电磁感应现象中,磁场能转化为电能,若电路是纯电阻,转化过来的电能全部转化为电阻的内能。

(2)与切割磁感线(动生电动势)有关的电磁感应现象中,通过克服安培力做功,把机械能或其它形式的能转化为电能。克服安培力做多少功,就产生多少电能,若电路是纯电阻电路,转化过来的电能全部转化为电阻的内能。

 

2.电磁感应中的能量守恒

能量守恒是自然界的一条普遍规律,在电磁感应现象中也不例外,在电磁感应中,外力做了多少功,就有多少电能产生。

 

十一自感现象

1.自感现象

(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.

(2)表达式:EL高中物理选修3-2:电磁感应知识点归纳  第15张

(3)自感系数L的影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关.

 

2.自感现象“阻碍”作用的理解

(1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加.

(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流的减小,使其缓慢地减小.

线圈就相当于电源,它提供的电流从原来的IL逐渐变小.

 

3.自感现象的四大特点

(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.

(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.

(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.

(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.

 

4.断电自感中,灯泡是否闪亮问题

(1)通过灯泡的自感电流大于原电流时,灯泡闪亮.

(2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时,灯泡不会闪亮.

本文 暂无 评论

Top