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1、1电磁感应复习课电磁感应复习课电磁感应现象电磁感应现象 愣次定律愣次定律一、电磁感应现象一、电磁感应现象 1定义：定义：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：产生感应电流的条件：闭合回路中磁通量发生变化3. 磁通量磁通量()变化的常见情况变化的常见情况 ：S 发生变化发生变化：闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致 变化;其实质也是 B 不变而 S 增 大或减小 线圈在磁场中转动导致线圈在磁场中转动导致 变化变化。线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。 磁感应强度随时间磁感应强度
2、随时间( (或位置或位置) )变化变化,磁感应强度是时间的函数；或闭合回路变化导致 变化( 改变的结果改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势,若线圈或线框是闭合的.则在线圈 或线框中产生感应电流，因此产生感应电流的条件就是：穿过闭合回路的磁通量 发生变化4.产生感应电动势的条件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 二、感应电流方向的判定二、感应电流
3、方向的判定 1.楞次定律楞次定律(1)楞次定律楞次定律( (判断感应电流方向判断感应电流方向) )：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是阻碍引起感应 电流的磁通量的变化(2)对对“阻碍阻碍”的理解的理解 注意注意“阻碍”不是阻止，这里是阻而未止。阻碍磁通量变化指：磁通量增加时，阻碍增加(感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用)；磁通量减少时，阻碍减少(感应电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用)，简称“增反减同”(3)楞次定律另一种表达：感应电流的效果总是要阻碍楞次定律另一种表达：感应电流的效果总是要阻碍(或反抗或反抗)产生感应电流的原因产生感应电流的原因. (F安安方向就起方向就起
4、 到阻碍的效果作用到阻碍的效果作用) 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化的趋势。阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；阻碍相对运动，可理解为“来拒去留” ；使线圈面积有扩大或缩小的趋势； 有时应用这些推论解题 比用楞次定律本身更方 便阻碍原电流的变化楞次定律的多种表述、应用中常见的两种情况：一磁场不变楞次定律的多种表述、应用中常见的两种情况：一磁场不变,导体回路相对磁场运动；二导体回路二导体回路 不动不动,磁场发生变化。 磁通量的变化与相对运动具有等效性：相当于导体回路与磁场接近，相当于导体回路与磁 场远离。 (4)楞次定律判定感应电流方向的一般步骤楞次定律
5、判定感应电流方向的一般步骤 基本思路可归结为：“一原、二感、三电流” ， 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向如何； 第第 1 1 课课2确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增还是减) 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 判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法：常规法：常规法：据原磁场(B原方向及 情况)确定感应磁场(B感方向)判断感应电楞次定律安培定则 流(I感方向)左手定则 导体受力及运动趋势. 效果法：
6、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，更简捷、迅速. (如 F安方向阻碍相对运动 或阻碍相对运动的趋势) 2.右手定则右手定则:伸开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，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(电源).用右手定则时应注意：用右手定则时应注意：主要用于闭合回路的主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势与感应电流的方向判 定，
7、右手定则仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者 互相垂直当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向若形成闭合回路，四指指向感应电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势“因电而动”用左手定则 “因动而电”用右手定则应用时要特别注意：应用时要特别注意：四指指向是电源内部电流的方向(负正)因而也是电势升高的方向；即： 四指指向正极。 导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右 手定则也是楞次定律的一个特例用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是对导体在 磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的
8、判定用右手定则更为简便散 法拉第电磁感应定律、自感法拉第电磁感应定律、自感一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律 (1)定律内容定律内容：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 发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电 势。(即：由负到正)表达式：=?(普适公式) (法拉第电磁感应定律)tsBntsBntnEt感应电动势取决于磁通量变化的快慢(即磁通量变化率)和线圈匝数 nB/t 是磁场变化 t率(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另一种特殊情
9、况：回路中的一部分导体做切割磁感线运动时, 且导体运动方向跟磁场方向垂直。且导体运动方向跟磁场方向垂直。 E=BLv (垂直平动切割) (v 为磁场与导体的相对切割速度) (B 不动而导体动；导体第第 2 2 课课3不动而 B 运动)E= nBSsin(t+)； EmnBS (线圈与 B的轴匀速转动切割) n 是线圈匝数 EBL2/2 (直导体绕一端转动切割) *自感 (电流变化快慢) (自感) tILtnE自IEt 自自二二. 自感现象自感现象 1.自感现象自感现象：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：E=
10、L ( L 是自感系数）：tI 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 b自感系数的单位是亨利，国际符号是 L，1 亨=103毫亨=106 微亨 3.关于自感现象的说明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
11、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 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.镇流器镇流器 是一个带铁芯的线圈，起动时产生瞬间高电压点燃日光灯，目光灯发光以后，线圈中的 自感电动势阻碍电流变化，正常发光后起着降压限流作用，保证日光灯正常工作 线圈作用：起动时产生瞬间高电压，正常发光后起着降压限流作用
12、。4电磁感应与力学和电学的综合电磁感应与力学和电学的综合一、与运动学与动力学结合的题目（电磁感应力学问题中，要抓好受力情况和运动情况的动态分一、与运动学与动力学结合的题目（电磁感应力学问题中，要抓好受力情况和运动情况的动态分 析）析） ， 1.解题关键：解题关键：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 2.基本思路方法是：基本思路方法是：用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向. 求回路中电流强度. 分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）. 列动力学方程或平衡方程求解. 二、电磁感应与电路二、电磁感应与电路 综合分
13、析综合分析 1.基本解题思路是：基本解题思路是：(1)确定电源确定电源明确哪部分相当于电源(产生感应电流或感应电动势的那部分电路)就相当于电源， 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路利用法拉第电磁感应定律 E 大小，利用楞次定律 E 的正负极 (及 I感方向) 需要强调的是：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， 并由负极流入电源如无感应电流，则可以假设电流如果存在时的流向(2)分析电路结构，画出等效电路图分析电路结构，画出等效电路图 (3)利用电路规律求解利用电路规律求解主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、电热的公式求解 未知物理量 2感应电量
14、的计算感应电量的计算感应电量 RnttRntREtIq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、电磁感应定律与能量转化三、电磁感应定律与能量转化1.能量转化特点能量转化特点： ：其它能（如：机械能）电能内能（焦耳热） 安培力做负功 电流做功2.解决电磁感应能量转化问题的基本方法是解决电磁感应能量转化问题的基本方法是: 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向. 画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式. 分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足 的方程. 四、图象问题四、图象问题
15、 电磁感应中常涉及磁感应强度 B、 磁通量 、 感应电动势 E 或 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。 1.这些图象问题大体上可分为两类：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，第第 3 3 课课F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a 变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）rREI5vvBv0Lacdbaa/bb/dd/cc/efgh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。 2.电磁感应现象中图像问题的分析电磁感应现象中图像问题的分析：要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流） 大小是否恒定.用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中 的范围. 另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去
