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1、第 页1郧阳中学高三物理第一轮复习第十三章郧阳中学高三物理第一轮复习第十三章电磁感应电磁感应基础知识基础知识【板块一板块一】电磁感应现象电磁感应现象 愣次定律愣次定律 基础知识基础知识 一、电磁感应一、电磁感应1电磁感应现象： 只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生， 这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流 2产生感应电流的条件：闭合回路中磁通量发生变化 3.引起磁通量变化的常见情况 闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致 变化； 线圈在磁场中转动导致 变化 磁感应强度随时间或位置变化,或闭合回路变化导致 变化 注意: 磁通量的变化，应注意方向的变化
2、，如某一面积为 S 的回路原来的感应强度垂直纸 面向里，如图所示，后来磁感应强度的方向恰好与原来相反，则回路中磁通量的变化最为2BS，而不是零 4.产生感应电动势的条件: 无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感 应电动势的那部分导体相当于电源. 电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合， 则只能出现感应电动势，而不会形成持续的电流我们看变化是看回路中的磁通量变化， 而不是看回路外面的磁通量变化 二、感应电流方向的判定二、感应电流方向的判定 1.右手定则右手定则：伸开右手，使拇指跟其余四指垂直且与手掌都在同一平面内，
3、让磁感线垂直 穿过手心，手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向, 四 指所指的方向即为感应电流方向. 2.楞次定律楞次定律 (1)楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 说明：感应电流与原磁通量变化关系如右图(2)对“阻碍”的理解这里的“阻碍”不可理解为“相反” ，感应电流产生的磁场的方向，当原磁场增加时， 则与原磁场方向相反，当原磁场减弱时，则与原磁场方向相同；也不可理解为“阻止” ， 这里是阻而未止 (3)楞次定律的另一种表达:感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。即由电磁感 应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变
4、化的趋势。 (4)楞次定律应用时的步骤 先看原磁场的方向如何 再看原磁场的变化（增强还是减弱） 原磁通量变化原磁通量变化感应电流感应电流感应电流的磁场感应电流的磁场产生产生产产 生生阻阻 碍碍第 页2根据楞次定律确定感应电流磁场的方向 再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向 思考：思考：(1)阻碍相对运动体现了怎样的能量关系？(2)楞次定律所反映的实际是对原磁通量的补偿效果根据实际情况，这种补偿可分 为哪几种？（运动补偿、面积、电流、磁感应强度、速度、力等的补偿效果） 规律方法规律方法 1 1、楞次定律的理解与应用、楞次定律的理解与应用理解楞次定律要注意四个层次:谁阻碍谁?是
5、感应电流的磁通量阻碍原磁通量；阻碍 什么?阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身；如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流 的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同, 即”增反减同” ；结果如何?阻碍不是阻止,只是延缓了磁通量变化的快慢,结果是增加 的还是增加,减少的还是减少. 另外：”阻碍”表示了能量的转化关系,正因为存在阻碍作用,才能将其它形式的 能量转化为电能；感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动. 2 2、力学与电磁磁应的综合应用、力学与电磁磁应的综合应用 解决这类问题一般分两条途径:一是注意导体或运动电荷在磁场中的受力情况分析和运动 状态分析；二
6、是从动量和功能方面分析,由有关的规律进行求解 【板块二板块二】 法拉第电磁感应定律、自感法拉第电磁感应定律、自感 基础知识基础知识 一、法拉第电磁感应定律一、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一电路的磁通量的变化率成正 比=n/t (2)另一种特殊情况：回路中的一部分导体做切割磁感线运动时,其感应电动势=BLvsin (3)定律的几种表示式 =n/t，=BLvsin，=B/tS，= BL2； (4)几点说明： 这里的变化率应该同变化量区别开，变化量大变化率不一定大，主要是 看变化量跟时间比值的大小即变化率的大小 =n/t 是定律的表达式，在 B 不变而面积发生变化时推导
7、 出 =BLvsin，当 B、l、v 三者不垂直或其中的二者不垂直时，乘sin 即是找出垂直的分量.公式 =B/tS 是在面积不变的情况 下磁感应强度发生变化而推出的公式 导出式 =BL2 的推导如下：如图所示，长为 l 的金属棒在磁感应强度为 B 的匀强 磁场中绕 O 点以角速度 转动，设在 t 时间内棒的端点由 P 运动到 Q，则 OP 两点的 电势差 =/t=BS/t=BLPQ/t=BL2,这实际上是 B 不变而面积发生变化的情 况， 二、感应电量的计算、感应电量的计算 (1)QIt=t/R/R (2)当线圈是 N 匝时则电量为：Q=N/R如图所示，当磁铁完全插入时，假设线圈中磁通量变化
8、为 ，通过每匝线圈磁通量变 化与 N 匝线圈的磁通量变化一样都为 ；通过每匝线圈磁通量的变化率都为/t，因为是 N 匝，相当于 N 个相同电源串联，所以线圈的感应电动势 N0=N /t第 页3(3)如图所示，磁铁快插与慢插两情况通过电阻 R 的电量一样，但两情况下电流做功及做 功功率不一样 三三.自感现象自感现象 1.自感现象:由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象 2.自感电动势:自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势自感电动势 LtI L 是自感系数： aL 跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系 线圈越粗，越长、匝数越密，它的自感系数越大，另外有铁芯的线圈自感系数比没 有铁芯时大得多
9、 b自感系数的单位是亨利，国际符号是 h，1 亨=103毫亨=106 微亨 3、关于自感现象的说明 如图所示，当合上开关后又断开开关瞬间，电灯 L 为什么会更亮，当合上开关后，由 于线圈的电阻比灯泡的电阻小，因而过线圈的电流 I2较过灯泡的电流 I1大，当开关断开 后，过线圈的电流将由 I2变小，从而线圈会产生一个自感电动势，于是电流由cbad 流动，此电流虽然比 I2小但比 I1还要大因而灯泡会更亮假若线圈的电阻 比灯泡的电阻大，则 I2I1，那么开关断开后瞬间灯泡是不会更亮 的 开关断开后线圈是电源，因而 C 点电势最高，d 点电势最低 过线圈电流方向与开关闭合时一样，不过开关闭合时，J
10、点电势 高于 C 点电势，当断开开关后瞬间则相反，C 点电势高于 J 点电势 过灯泡的电流方向与开关闭合时的电流方向相反，a、b 两点电势，开关闭合时 UaUb，开关断开后瞬间 UaUb 4、镇流器是一个带铁芯的线圈，起动时产生高电压点燃日光灯，目光灯发光以后，线圈 中的自感电动势阻碍电流变化，起着降压限流作用，保证日光灯正常工作 规律方法规律方法 1 1、/t/t 三个概念的区别三个概念的区别磁通量 =BScos，表示穿过这一平面的磁感线条数；磁通量的变化量=21表 示磁通量变化的多少；磁通量的变化率 /t 表示磁通量变化的快慢. 大, 及 /T 不一定大, /T 大， 及 也不一定大它们的
11、区别类似于力学中的 v. V 及 a=V/t 的区别. 2、公式、公式 E=BLVsin 与与 E=n/tE=n/t 的区别的区别 (1)区别：一般来说，E=n/tE=n/t 求求出的是 t 时间内的平均感应电动势，E 与某段时间 或某个过程相对应；E= BLvsin 求出的是瞬时感应电动势,E 与某个时刻或某个位置相 对应 另外, E=n/tE=n/t 求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的 电动势，整个回路的感应电动势为零时，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零 如图所示，正方形导线框 abcd 垂直于磁感线在匀强磁场中匀速向下运动 时，由于 /t=0/t=0，故整
12、个回路的感应电动势 E=0，但是 ad 和 bc 边 由于做切割磁感线运动，仍分别产生感应电动势 Ead=Ebc=BLv,对整个回cB labd第 页4路来说，Ead 和 Ebc 方向相反，所以回路的总电动势 E=0，感应电流也为零虽然 E=0， 但仍存在电势差，Uad=Ubc=BLv,相当于两个相同的电源 ad 和 bc 并联 (2)联系：公式E=n/tE=n/t 和公式E=BLVsin 是统一的，当中的 t0 时，则 E 为瞬间感应电动势只是由于高中数学知识所限我们还不能这样求瞬时感应电动势公式中的 v 若代入平均速度，则求出的 E 为平均感应电动势，实际上式中的V Lsin=S/t，所以
13、公式 E=BLsin=BS/t.只是一般来说用公式 E=n/tE=n/tVV 求平均感应电动势更方便，用 E= BLvsin 求瞬时感应电动势更方便 【板块三板块三】电磁感应中的电路分析和图象问题电磁感应中的电路分析和图象问题 规律方法规律方法 一、电路分析一、电路分析在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该 导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等 用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流，因此，电磁感应问题又往往很电路问 题联系在一起，解决这类电磁感应中的电路问题，不仅要应用电磁感应的有关规律，如 右手定则、楞次定律和法
14、拉第电磁感应定律等；还要应用电路中的有关规律，如欧姆定 律，串并联电路的性质等，要将电磁感应、电路的知识，甚至和力学知识综合起来应用。其主要步骤是： 1.确定电源产生感应电流或感应电动势的那部分电路就相当于电源，利用法拉第电磁感 应定律确定其电动势的大小，利用楞次定律确定其正负极需要强调的是：在电源内部 电流是由负极流向正极的，在外部从正极流向外电路，并由负极流人电源如无感应电 流，则可以假设电流如果存在时的流向 2.分析电路结构，画出等效电路图这一步的实施的本质是确定“分析”的到位与准 确承上启下，为下一步的处理做好准备 3.利用电路规律求解主要还是欧姆定律、串并联电路、电功、电热 二、图象
15、问题二、图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度 B、磁通量 、感应电动势 e 和感应电流 I 随时间 t 变 化的图线，即 Bt 图线、 一 t 图线、e 一 t 图线和 I 一 t 图线。对于切割产生应电动势 和感应电流的情况，还常涉及感应电动势 和感应电流随位移 X 变化的图线，即 eX 图线和X 图线。这些图象问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出 正确的图象，或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量，不管是何种 类型，电磁感应中的图象常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分 析解决感应电流的方向和感应电流的大小。 【板块四板块四】电磁感应与力学综合电磁感应与力学综合 规律方法规律方法 一、与运动学与动力学结合的题目一、与运动学与动力学结合的题目变化过程是：导线受力做切割磁力线运动，从而产生感应电动势，继而产生感应电 流，这样就出现与外力方向相反的安培力作用，于是导线做加速度越来越小的变加速直 线运动，运动过程中速度 v 变，电动势 BLv 也
