高中物理电磁感应总结

1、第八章电磁感应一、电磁感应现象1.产生感应电流的条件通过闭合电路的磁通量发生变化。当闭合电路中的一部分导体在磁场中切断磁感应线时，电路中就会产生感应电流。2.感应电动势产生的条件通过电路的磁通量发生变化。不管电路是否闭合，只要通过电路的磁通量发生变化，就一定会有感应电动势。磁场变化引起的感应电动势称为感应电动势，其实质是变化的磁场在空间激发电场；切割导体磁感应线产生的感应电动势称为动生电动势，其本质与导体运动时导体内部自由电荷在磁场中运动的洛仑兹力有关。3.磁通量和磁通量变化如果在磁感应强度为B的均匀磁场中有一个垂直于磁场方向的平面，其面积为S，那么B和S的乘积定义为通过该平面的磁通量，用表示

2、，即=BS。是标量，但它有方向(平面内外)。单位是韦伯，符号是Wb。1Wb=1Tm2=1kgm2/(As2)。磁通量可以被认为是穿过某一表面的磁感应线的数量。当均匀磁场的磁感应线垂直于平面时，b=/s，所以磁感应强度也称为磁通密度。当磁感应强度b与平面s之间的角度为时，磁通量=bssin (是b与s之间的角度)。磁通量的变化 = 2- 1。磁通量是定向的。当初始和最终状态的磁通量方向相同时，在计算磁通量变化时，应减去初始和最终状态的磁通量大小。当初始和最终状态的磁通量方向相反时，在计算磁通量变化时，应加上初始和最终状态的磁通量大小。第二，感应电流的方向1.楞次定律感应电流的方向使得感应电流的磁

3、场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。在楞次定律的表达式中有两个关键磁场：感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原始磁场)。前者与后者的关系不是简单的“同向”或“反向”关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。注：“阻塞”并不意味着“逆转”；“阻塞”不是“阻塞”。应用楞次定律应严格按照以下四个步骤进行：(1)确定原始磁场方向；确定原始磁场如何变化(增加或减少)；确定感应电流的磁场方向(增减相同)；根据安培定律确定感应电流的方向。如果感应电流是由相对运动引起的，那么由感应电流引起的结果必然是“阻碍相对运动”。楞次定律的这个结论与能量守恒定律是一致的：由于产生了感应电流，其他能量可以

4、转化为电能。由于感应电流是由相对运动引起的，在这个过程中机械能必须转化为电能，即机械能减少，磁场力对物体做负功，即阻力，表现出相对运动“受阻”的现象。如果磁通量的变化是由自身电流的变化引起的，那么它所引起的结果必然是“阻碍自身电流的变化”，即自感现象。 220伏自感现象的应用：荧光灯。要求掌握荧光灯的电路图，了解其原理。镇流器的功能：启动时，由于启动器自动断开，形成瞬时高压，叠加在电源电压上，加在灯管两端，使灯管中的汞蒸气电离导电；(2)正常运行期间，用灯管串联分压。启动器的功能：当电路接通时，它会自动切断电源，使镇流器正常工作解决方法：从“阻碍磁通量变化”的角度出发，当条形磁铁的中心正好位于

5、线圈M所在的水平面上时，磁铁内部向上的磁感应线穿过线圈，而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最小，所以此时穿过线圈M的磁通量最大。因此，在整个过程中，原始磁场是向上的，先增大后减小，感应电流是向下再向上的，感应电流是顺时针再逆时针的。从“阻止相对运动”的观点来看，线圈对应该首先被排斥(靠近载物台)，然后被吸引(远离载物台)，并且条形磁体相当于螺线管。螺线管中的电流从上到下逆时针流动。根据“同方向的电流相互吸引，反方向的电流相互排斥”，感应电流方向应先顺时针后逆时针，这与前面方法的结论相同。a db cO1O2练习2。如图所示，O1O2是矩形引线框架abcd的对称轴，并且在左侧存在垂直于纸面的均匀磁场

6、。在下列哪种情况下，abcd中会出现感应电流？方向是什么？A.将abcd从纸上翻译出来。将abcd翻译到右边C.将abcd旋转60天。围绕cd旋转abcd天解决方案：在交流和直流情况下，通过abcd的磁通量不变，也不会产生感应电流。在b和d的情况下，原始磁场向外引出并减小，感应电流磁场向外，感应电流方向为abcd。c ad bL2L1练习3。在如图所示的装置中，cd杆是固定的。当ab操纵杆做以下运动时，cd操纵杆将向右移动。A.以恒定的速度向右移动C.向左加速运动解决方法：当ab匀速运动时，ab中的感应电流不变，L1的磁通量不变，通过L2的磁通量不变，L2不产生感应电流，cd保持静止，A不正确

7、；当ab向右加速时，L2的磁通量下降并增加，通过cd的电流下降，cd向右移动，B是正确的。同样，c是不正确的，d是正确的。选择B和dO1O2练习4。如图所示，当磁体围绕O1O2轴以恒定速度旋转时，矩形引线框架(不考虑重力)将如何移动？解决方案：有很多方法来分析这个问题。最简单的方法是：从“阻止相对运动”的角度来看，引线框肯定会与条形磁铁向同一方向旋转。如果忽略所有的摩擦阻力，最终的引线框架将无限接近磁体的转速，这可以认为是相同的；如果考虑摩擦阻力，引线框的旋转速度总是小于条形磁铁的旋转速度(引线框总是受到安培扭矩的作用，安培扭矩等于摩擦的阻力扭矩)。如果用“阻碍磁通量的变化”来分析，结论是一样

8、的，但描述要复杂得多。由此可见，这种定性判断应该灵活运用楞次定律的各种表述。a b练习5。如图所示，有两条平行的导轨，两条金属杆a和b放置在导轨上。当条形磁铁如图所示向下移动(没有到达导轨平面)时，A和B将如何移动？解决方法：如果按常规用“阻碍磁通量变化”来判断，需要根据下磁极的极性单独讨论，这相当繁琐。另外，在判断A和B上的磁场力时，A和B之间的磁力应该是主要的力，而不是A和B之间的磁力(因为它们的运动方向是由组合磁场的磁力决定的，而磁铁的磁场显然起着主要的作用)。如果你注意到当磁铁向下插入时，通过闭合回路的磁通量增加，从=bs可以看出磁通量趋向于增加，所以s的相应变化应该会阻碍磁通量的增加

9、，所以A和B将会彼此接近。这样，就更容易判断了。a b练习6如图所示，有两个导体环a和b在绝缘水平面上非常靠近。甲和乙将如何练习7。如图所示，当条形磁铁从图中所示的位置绕O1O2轴旋转90度时，靠近导轨右端的金属条ab将如何移动？解决方案：无论条形磁铁的哪一极是N极，顺时针还是逆时针旋转，通过闭合电路的磁通量在90旋转过程中总是增加(条形磁铁内外磁感应线的数量相同，但方向相反，绕线筒和磁铁内磁感应线所包围区域的总磁通量相同且增加。该位置的闭合电路所包围的区域越大，总磁通量越小，因此金属棒ab将向右移动以防止磁通量增加。2.右手定则。右手定则和楞次定律的结论与一部分导线在磁场中切割磁感应线产生感

10、应电流的情况完全一致。这时，使用右手定则更方便。MN正确左边的E1E2Sabrcd例3。长直铁芯上绕有固定线圈m，铁芯的右端与木制圆筒紧密连接，木制圆筒上套有封闭的金属环n，金属环n可以在木制圆筒上无摩擦地移动。如图所示，m连接在电路中，其中r为滑线变阻器，E1和E2为DC电源，s为单刀双掷开关。在下列情况下，可以观察到N向左移动A.当s关闭时，s接近a的时刻。B.在开盘的情况下，收盘的时刻C.当r的滑动头在s接近a的情况下移动到c端时当r的滑动头在s接近a的情况下向d端移动时解决方法：当线圈m中的电流增加时，通过n的磁通量增加，n中的感应电流与m中的电流相反，而反向电流相互排斥，n将向右移动

11、；同样，当线圈m中的电流减小时，n将向左移动。选择c。OB例4。如图所示，一个封闭的金属环用丝线悬挂在o点。在虚线的左侧，有一个垂直于纸张表面的均匀磁场，但在右侧没有磁场。金属环的摆动很快就会停止。试着解释这个现象。如果整个空间都有一个垂直于纸面的均匀磁场，会发生这种情况吗？解决方案：只有左侧有均匀的磁场。当金属环穿过磁场边界(无论它是进入还是离开)时，由于磁通量的变化，环中必然存在感应电流。根据楞次定律，感应电流会阻碍相对运动，所以摆动会很快停止，这就是电磁阻尼现象。如果左均匀磁场的方向变为垂直向下，通过金属环的磁通量总是零，没有感应电流，不会阻碍相对运动，摆动也不会很快停止。arbL例5。

12、如图所示，灯a和灯b分别标有“36V 40W”和“36V 25W”。关闭电动钥匙并调节r，使a和b正常发光。此时，断开钥匙并重新进行实验。(1)钥匙关闭后会出现什么现象？灯稳定后变亮了吗？如果你再次断开钥匙，你会看到什么现象？itO间接寻址Ibt0解决方法：(1)重合闸后，由于L对电流增加的阻断作用，A会慢慢亮，而B会立即亮(此时L的作用相当于一个大电阻)；稳定后，两盏灯都正常发光。让我们假设此时它们的电流分别为Ia和Ib。由于A的额定功率较大，所以A较亮，即IaIb，(此时，L作为普通电阻，即线圈的内阻)；断开后，由于L对电流减小的阻断作用，流经A的电流从1A逐渐减小，而A逐渐变暗熄灭，而a

13、bRL形成同样的闭环，因此流经B灯的电流也将从1A逐渐减小。由于最初的IaIb，B灯将首先发光，然后逐渐变暗熄灭。在这一阶段，流经B的电流与原始电流方向相反(此时，L充当电源)。如果灯甲的额定功率小于灯乙的额定功率，断开电动钥匙后，灯乙不会出现“闪烁”现象。如果钥匙当vb时没有感应电动势。Blvabcd自感电动势l称为自感系数，简称自感系数。l与线圈的尺寸、形状、匝数以及铁芯的有无有关。在以恒定速度将由边长为L的均匀电阻丝制成的方形线圈abcd从均匀磁场中向右拉出的过程中，只有ab侧有感应电动势E=Blv，ab侧相当于电源，而其他三侧相当于外部电路。ab侧的电压为3Blv/4，其他三个侧的每一

14、侧的电压为Blv/4。cBlabd将由边长为l的均匀电阻丝制成的方形线圈abcd置于均匀磁场中。当磁感应强度均匀降低时，回路中产生感应电动势，其大小为E=L 2 ( B/ T)。在这种情况下，每侧两端的电压都为零。感应电流的电场线是一条闭合曲线，静电场的电场线不是闭合的，这与静电场不同。在感应电动势是由被导线切断的磁感应线产生的条件下，感应电动势的表达式可以从法拉第电磁感应定律中推导出来：E=BLvsin(是b与v之间的夹角)。(瞬时值)腰神经2L2vBF例6。如图所示，长度为L1、宽度为L2的矩形线圈具有电阻r，电阻r位于磁感应强度为b的均匀磁场的边缘，线圈垂直于磁感应线。找出：(1)向右匀

15、速v将线圈拉出磁场过程中拉力f的大小；拉力的功率；(3)拉力做功；(4)线圈中产生的电热；5穿过线圈某一部分的电荷q。解：动生电动势，E=Blv。；5这与v无关有两点要特别注意：(1)注意电热Q和电荷Q的区别；电荷与速度无关(无论过程电流是否恒定，这个结论总是正确的，如果是线圈的N匝，R代表回路的总电阻。(Bba腰神经2L2例7。如图所示，u形引线框架固定在水平面上，质量为m的金属条ab放置在右端。ab与导轨的动摩擦系数为，ab围成的矩形的边分别为L1和L2，回路的总阻力为R.从t=0开始，在垂直向上的方向上加上一个随时间均匀变化的均匀磁场，所以当t大时，金属棒开始移动？解：感应电动势，从=kL1L2，我们可以看出，回路中的感应电动势是恒定的，电流也是恒定的，但安培力F=BIL1B=ktt将随时间增加。当安培力增加到等于最大静摩擦力时，ab将开始向左移动。此时：2.旋转产生的感应电动势OvBa(1)线圈的旋转轴垂直于磁感应线。矩形线圈的长度和宽度分别是L1和L2，封闭区域是S，右边是均匀的b c腰神经2L2adB强磁场的磁感应强度为b，线圈以恒定速度绕轴以角速度旋转。在图