《物理选修_3-2知识点与考点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理选修_3-2知识点与考点（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1选选修修 3-2 知知识识点（考点）与教学要求点（考点）与教学要求考点考点 56 电电磁感磁感应现应现象象只要穿只要穿过闭过闭合回路中的磁通量合回路中的磁通量发发生生变变化，化，闭闭合回路中就会合回路中就会产产生感生感应电应电流，如果流，如果电电路不路不闭闭合只会合只会 产产生感生感应电动势应电动势。 。 这这种利用磁种利用磁场产场产生生电电流的流的现现象叫象叫电电磁感磁感应应，是，是 1831 年法拉第年法拉第发现发现的。的。考点考点 57感感应电应电流的流的产产生条件生条件1、回路中、回路中产产生感生感应电动势应电动势和感和感应电应电流的条件是回路所流的条件是回路所围围面面积积中的磁通量
2、中的磁通量变变化，因此研究磁通化，因此研究磁通量的量的变变化是关化是关键键，由磁通量的广，由磁通量的广义义公式中公式中（ （是是 B 与与 S 的的夹夹角）看，磁通量的角）看，磁通量的变变化化 BS sin可由面可由面积积的的变变化化引起；可由磁感引起；可由磁感应强应强度度 B 的的变变化化引起；可由引起；可由 B 与与 S 的的夹夹角角的的变变化化SB引起；也可由引起；也可由 B、 、S、 、中的两个量的中的两个量的变变化，或三个量的同化，或三个量的同时变时变化引起。化引起。 2、 、闭闭合回路中的一部分合回路中的一部分导导体在磁体在磁场场中作切割磁感中作切割磁感线线运运动时动时，可以，可以
3、产产生感生感应电动势应电动势，感，感应电应电流，流， 这这是初中学是初中学过过的，其本的，其本质质也是也是闭闭合回路中磁通量合回路中磁通量发发生生变变化。化。 3、 、产产生感生感应电动势应电动势、感、感应电应电流的条件：穿流的条件：穿过闭过闭合合电电路的磁通量路的磁通量发发生生变变化。化。考点考点 58法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律定律 楞次定律楞次定律电电磁感磁感应规应规律：感律：感应电动势应电动势的大小由法拉第的大小由法拉第电电磁感磁感应应定律确定。定律确定。 当当长长 L 的的导线导线，以速度，以速度，在匀，在匀强强磁磁场场 B 中，垂直切割磁感中，垂直切割磁感线线，其两端，其两端间
4、间感感应电应电 BLvv 动势动势的大小的大小为为。 。 如如图图所示。所示。设产设产生的感生的感应电应电流流强强度度为为 I， ，MN 间电动势为间电动势为 ， ，则则 MN 受向左的安培力受向左的安培力，要保持，要保持 MN 以以匀速匀速FBILv 向右运向右运动动，所施外力，所施外力，当行，当行进进位移位移为为 S 时时，外，外FFBIL力功力功。 。 为为所用所用时间时间。 。WBILSBILvt t而在而在 时间时间内，内，电电流做功流做功，据能量，据能量转转化关化关tWIt 系，系， ，则则。 。WWItBILvt ， ，M 点点电势电势高，高，N 点点电势电势低。低。 BIv此公
5、式使用条件是此公式使用条件是方向相互垂直，如不垂直，方向相互垂直，如不垂直，则则向垂直方向作投影向垂直方向作投影。 。BIv、 、， ， nt 公式公式 。注意。注意: 1)该该式普遍适用于求式普遍适用于求平均平均感感应电动势应电动势。 。2)只与穿只与穿过电过电路的磁通量的路的磁通量的变变化化 nt/率率有关有关, 而与磁通的而与磁通的产产生、磁通的大小及生、磁通的大小及变变化方式、化方式、电电路是否路是否闭闭合、合、电电路的路的结结构与材料等因构与材料等因/t素无关。素无关。 公式二公式二: 。要注意。要注意: 1)该该式通常用于式通常用于导导体切割磁感体切割磁感线时线时, 且且导线导线与
6、磁感与磁感线线互相垂直互相垂直(l B )。 。 Blvsin 2)为为 v 与与 B 的的夹夹角。角。l 为导为导体切割磁感体切割磁感线线的有效的有效长长度度(即即 l 为导为导体体实际长实际长度在垂直于度在垂直于 B 方向上的投方向上的投影影)。 。公式公式中涉及到磁通量的中涉及到磁通量的变变化量化量的的计计算算, 对对的的计计算算, 一般遇到有两种情况一般遇到有两种情况: 1)回回 nt 2路与磁路与磁场场垂直的面垂直的面积积 S 不不变变, 磁感磁感应强应强度度发发生生变变化化, 由由, 此此时时, 此式中的此式中的BS nB tS 叫磁感叫磁感应强应强度的度的变变化率化率, 若若是恒
7、定的是恒定的, 即磁即磁场变场变化是均匀的化是均匀的, 那么那么产产生的感生的感应电动势应电动势是恒是恒 B t B t定定电动势电动势。 。2)磁感磁感应强应强度度 B 不不变变, 回路与磁回路与磁场场垂直的面垂直的面积发积发生生变变化化, 则则, 线线圈圈绕绕垂直于垂直于BS匀匀强强磁磁场场的的轴轴匀速匀速转动产转动产生交生交变电动势变电动势就属就属这这种情况。种情况。严严格区格区别别磁通量磁通量, 磁通量的磁通量的变变化量化量磁通量的磁通量的变变化率化率, 磁通量磁通量, 表示穿表示穿过过研研B t BS究平面的磁感究平面的磁感线线的条数的条数, 磁通量的磁通量的变变化量化量, 表示磁通
8、量表示磁通量变变化化的多少的多少, 磁通量的磁通量的变变化率化率21表示磁通量表示磁通量变变化的化的快慢快慢, t 公式公式一般用于一般用于导导体各部分切割磁感体各部分切割磁感线线的速度相同的速度相同, 对对有些有些导导体各部体各部 Blv 分切割磁感分切割磁感线线的速度不相同的情况的速度不相同的情况, 如何求感如何求感应电动势应电动势？ 如如图图 1 所示所示, 一一长为长为 l 的的导导体杆体杆 AC 绕绕 A 点在点在纸纸面内以角速度面内以角速度匀速匀速转动转动, 转动转动 的区域的有垂直的区域的有垂直纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场, 磁感磁感应强应强度度为为 B, 求求 AC 产
9、产生的感生的感应电动应电动势势, 显显然然, AC 各部分切割磁感各部分切割磁感线线的速度不相等的速度不相等, , 且且 AC 上各点上各点vvlAC0,的的线线速度大小与半径成正比速度大小与半径成正比, 所以所以 AC 切割的速度可用其平均切割速切割的速度可用其平均切割速, 故故vvvvlACC222。 。1 22B l当当长为长为 L 的的导线导线，以其一端，以其一端为轴为轴，在垂直匀，在垂直匀强强磁磁场场1 22BLB 的平面内，以角速度的平面内，以角速度匀速匀速转动时转动时，其两端感，其两端感应电动势为应电动势为。 。 如如图图所示，所示，AO 导线长导线长 L，以，以 O 端端为轴为
10、轴，以，以角速度匀速角速度匀速转动转动一周，所一周，所用用时间时间，描，描过过面面积积， ， （ （认为认为面面积变积变化由化由 0 增到增到） ）则则磁磁t 2 SL2L2通通变变化化。 。 BL2在在 AO 间产间产生的感生的感应电动势应电动势且用右手定且用右手定则则制定制定 A 端端电势电势高，高，O 端端 tB LBL2 2 21 2/电势电势低。低。面面积为积为 S 的的纸纸圈，共圈，共匝，在匀匝，在匀强强磁磁场场 B 中，以角速度中，以角速度匀速匀速转转坳，坳，mnBS n其其转轴转轴与磁与磁场场方向垂直，方向垂直，则则当当线线圈平面与磁圈平面与磁场场方向平行方向平行时时， ，线线
11、圈两端有最大有感圈两端有最大有感应电动势应电动势。 。m如如图图所示，所示，设线设线框框长为长为 L， ，宽为宽为 d，以，以转转到到图图示位置示位置时时， ，边边垂直磁垂直磁场场方向向方向向纸纸外运外运动动，切割，切割ab磁感磁感线线，速度，速度为为（ （圆圆运运动动半径半径为宽边为宽边 d 的一半）的一半）产产生感生感应电动势应电动势vd2， ，端端电势电势高于高于端端电势电势。 。BLvBLdBS 21 2ab3边边垂直磁垂直磁场场方向切割磁感方向切割磁感线线向向纸纸里运里运动动，同理，同理产产生感生感应电动热势应电动热势。 。端端电势电势高高cd1 2BSc于于端端电势电势。 。e 边
12、边， ，边边不切割，不不切割，不产产生感生感应电动势应电动势， ， 两端等两端等电势电势， ，则输则输出端出端 M N 电动势为电动势为bcaebc。 。mBS如果如果线线圈圈匝，匝，则则， ，M 端端电势电势高，高，N 端端电势电势低。低。nmnBS 参照俯示参照俯示图图， ，这这位置由于位置由于线线圈圈长边长边是垂直切割磁感是垂直切割磁感线线，所以有感，所以有感应电动势应电动势最大最大值值，如从，如从图图示示m位置位置转过转过一个角度一个角度， ，则圆则圆运运动线动线速度速度，在垂直磁，在垂直磁场场方向的分量方向的分量应为应为， ，则则此此时线时线圈的圈的产产生生vvcos感感应电动势应电
13、动势的瞬的瞬时值时值即作最大即作最大值值.即作最大即作最大值值方向的投影，方向的投影，（ （m.cos nBS cos是是线线圈平面与磁圈平面与磁场场方向的方向的夹夹角）。角）。 当当线线圈平面垂直磁圈平面垂直磁场场方向方向时时， ，线线速度方向与磁速度方向与磁场场方向平行，不切割磁感方向平行，不切割磁感线线，感，感应电动势为应电动势为零。零。 总结总结： ：计计算感算感应电动势应电动势公式：公式： BLvvv如 是即时速度，则 为即时感应电动势。如 是平均速度，则 为平均感应电动势。nttto 是一段时间， 为这段时间内的平均感应电动势。，为即时感应电动势。1 22BL（ （是是线线圈平面与
14、磁圈平面与磁场场方向的方向的夹夹角）。角）。 nBS cos 夹角是线圈平面与磁场方向瞬时值公式，有感应电动势最大值线圈平面与磁场平行时cosSBnBSnm注意：公式中字母的含注意：公式中字母的含义义，公式的适用条件及使用，公式的适用条件及使用图图景。景。 区分感区分感应电应电量与感量与感应电应电流流, 回路中回路中发发生磁通生磁通变变化化时时, 由于感由于感应电场应电场的作用使的作用使电电荷荷发发生定向生定向 移移动动而形成感而形成感应电应电流流, 在在内迁移的内迁移的电电量量(感感应电应电量量)为为t, 仅仅由回路由回路电电阻和磁通量的阻和磁通量的变变化量决定化量决定, 与与发发生磁通量生
15、磁通量变变化的化的时时RnttRntRtIq间间无关。因此无关。因此, 当用一磁棒先后两次从同一当用一磁棒先后两次从同一处处用不同速度插至用不同速度插至线线圈中同一位置圈中同一位置时时, 线线圈里聚圈里聚积积的感的感 应电应电量相等量相等, 但快插与慢插但快插与慢插时产时产生的感生的感应电动势应电动势、感、感应电应电流不同流不同, 外力做功也不同。外力做功也不同。楞次定律：楞次定律： 1、 、1834 年德国物理学家楞次通年德国物理学家楞次通过实验总结过实验总结出：感出：感应电应电流的方向流的方向总总是要使感是要使感应电应电流的磁流的磁场场阻碍阻碍 引起感引起感应电应电流的磁通量的流的磁通量的变变化。化。4即磁通量即磁通量变变化化感感应电应电流流感感应电应电流磁流磁场场磁通量磁通量变变化。化。产生 建立 阻碍 2、当、当闭闭合合电电路中的磁通量路中的磁通量发发生生变变化引起感化引起感应电应电流流时时，用楞次定律判断感，用楞次定律判断感应电应电流的方向。流的方向。 楞次定律的内容：感楞次定律的内容：感应电应电流的磁流的磁场总场总是是阻碍阻碍引起感引起感应电应电流流为
