高考物理知识点之电磁感应

高考物理知识点之电磁感应高考物理知识点之电磁感应 考试要点考试要点 基本概念基本概念 一 磁感应现象一 磁感应现象 1 产生感应电流的条件 感应电流产生的条件是 穿过闭合电路的磁通量发生变化 以上表述是充分必要条件 不论什么情况 只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条 件 就必然产生感应电流 反之 只要产生了感应电流 那么电路一定是闭合的 穿过该 电路的磁通量也一定发生了变化 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时 电路中有感应电流产生 这个 表述是充分条件 不是必要的 在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便 2 感应电动势产生的条件 感应电动势产生的条件是 穿过电路的磁通量发生变化 这里不要求闭合 无论电路闭合与否 只要磁通量变化了 就一定有感应电动势产生 这 好比一个电源 不论外电路是否闭合 电动势总是存在的 但只有当外电路闭合时 电路 中才会有电流 二 右手定则二 右手定则 伸开右手 使大拇指与四指在同一个平面内 并跟四指垂直 让 磁感线穿过手心 使大拇指指向导体的运动方向 这时四指所指 的方向就是感应电流的方向 三 楞次定律三 楞次定律 1 楞次定律 感应电流总具有这样的方向 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 阻碍原磁场增加时 反抗 原磁场减小时 补充 R 2 对 阻碍 意义的理解 1 阻碍原磁场的变化 阻碍 不是阻止 而是 延缓 2 阻碍的是原磁场的变化 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 3 阻碍不是相反 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 当 磁体远离导体运动时 导体运动将和磁体运动同向 以阻碍其相对运动 4 由于 阻碍 为了维持原磁场变化 必须有外力克服这一 阻碍 而做功 从而导 致其它形式的能转化为电能 因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现 3 楞次定律的具体应用 从 阻碍相对运动 的角度来看 楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释 既然有感 应电流产生 就有其它能转化为电能 又由于是由相对运动引起的 所以只能是机械能减 少转化为电能 表现出的现象就是 阻碍 相对运动 4 运用楞次定律处理问题两种思路方法 常规法 据原磁场 B原方向及 情况 确定感应磁场 B感方向 楞次定律 判断感应电流 I感方向 导体受力及运动趋势 安培定则 左手定则 效果法 由楞次定律可知 感应电流的 效果 总是阻碍引起感应电流的 原因 深 刻理解 阻碍 的含义 据 阻碍 原则 可直接对运动趋势作出判断 一 区分物理量一 区分物理量 1 磁通量 磁通量 穿过某一面积的磁感线的条数穿过某一面积的磁感线的条数 2 磁通量的变化量 磁通量的变化量 2 1 3 磁通量的变化率 磁通量的变化率 单位时间内的磁通量的变化单位时间内的磁通量的变化t 二 法拉第电磁感应定律二 法拉第电磁感应定律 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 这就是法拉第电磁感应定律 率成正比 这就是法拉第电磁感应定律 t nE 3 的产生方式 的产生方式 改变改变 B 改变改变 S 改变 改变 B 和和 S 的夹角的夹角 三 推论三 推论 把 AB 向右移动一段距离 AB 长 L 速度 v 匀强磁场 B 当 B L L v B v 时有 R A B BLvE t tBLv t SB t E 推广 已知 B L 求 E 22 2 2 1 22 BLEL t B t L B t SB t E 四 自感现象四 自感现象 自感 由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象 由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象 产生的电动势叫产生的电动势叫 自感电动势 电流自感电动势 电流 I 变化时 自感电动势阻碍电流的变化 当变化时 自感电动势阻碍电流的变化 当 I 增加 自感电动势反抗增加 自感电动势反抗 I 的的 增加 当增加 当 I 减小 自感电动势补充减小 自感电动势补充 I 的减小 的减小 原因原因 导体本身的电流变化 引起磁通量的变化导体本身的电流变化 引起磁通量的变化 3 自感电动势和自感系数 自感电动势和自感系数 t I LE 反映电流变化的快慢反映电流变化的快慢 自感系数自感系数 L 决定于线圈的自身 长度 截面积 匝数 铁芯 决定于线圈的自身 长度 截面积 匝数 铁芯 自感电动势由自感电动势由 L 和和 I 的变化率共同决定的变化率共同决定 单位 亨利单位 亨利 1H 103 mH 1mH 10 3 H 自感现象只有在通过电路电流发生变化才会产生 在判断电路性质时 一般分析方法是 当流过线圈L的电流突然增大瞬间 我们可 以把L看成一个阻值很大的电阻 当流经L 的电流突然减小的瞬间 我们可以把L看作 一个电源 它提供一个跟原电流同向的电 流 图 2 电路中 当 S 断开时 我们只看到A灯 闪亮了一下后熄灭 那么 S 断开时图 1 电路中就没有自感电流 能否看到明显的自感现象 不仅仅取决于自感电动势的大小 还取决于电路的结构 在图 2 电路中 我们预先在电路 设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值 使 S 断开前 并联电路中的电流IL IR S 断开 瞬间 虽然L中电流在减小 但这一电流全部流过A灯 仍比 S 断开前A灯的电流大得多 且延滞了一段时间 所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭 对图 1 的电路 S 断开瞬间也有 自感电流 但它比断开前流过两灯的电流还小 就不会出现闪亮一下的现象 除线圈外 电路的其它部分是否存在自感现象 当电路中的电流发生变化时 电路中每一个组成部分 甚至连导线 都会产生自感电动势 去阻碍电流的变化 只不过是线圈中产生的自感电动势比较大 其它部分产生的自感电动 势非常小而已 2 自感现象的应用 日光灯 电动势的平均值和瞬时值 电动势的平均值和瞬时值 1 启动器 利用氖管的辉光放电 起自动把电路接通和断开的作用 2 镇流器 在日光灯点燃时 利用自感现象 产生瞬时高压 在日光灯正常发光时 利用自感现象 起降压限流作用 3 日光灯的工作原理图如下 图中A镇流器 其作用是在灯开始点燃时起产生瞬时高压的作用 在日光灯正常发光时起起降压限流作用 B是日光灯管 它的内壁 涂有一层荧光粉 使其发出的光为柔和的白光 C是启动器 它是 一个充有氖气的小玻璃泡 里面装上两个电极 一个固定不动的静触片和一个用双金属片 制成的U形触片组成 一 电路问题一 电路问题 1 确定电源 首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体 电源 其次利用 或求感应电动势的大小 利用右手定则或楞次定律判断电流方向 t nE sinBLvE 2 分析电路结构 画等效电路图 3 利用电路规律求解 主要有欧姆定律 串并联规律等 二 图象问题二 图象问题 1 定性或定量地表示出所研究问题的函数关系 2 在图象中E I B等物理量的方向是通过正负值来反映 3 画图象时要注意横 纵坐标的单位长度定义或表达 电磁感应等电学知识和力学知识的综合应用 主要有 1 利用能的转化和守恒定律及功能关系研究电磁感应过程中的能量转化问题 2 应用牛顿第二定律解决导体切割磁感线运动的问题 3 应用动量定理 动量守恒定律解决导体切割磁感线的运动问题 4 应用能的转化和守恒定律解决电磁感应问题 一 电磁感应中的动力学问题一 电磁感应中的动力学问题 解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态 如速度 加速度 取最大值或最小值的条件等 二 电磁感应中的能量 动量问题二 电磁