电磁感应,即磁生电现象。

一、电磁感应现象

1、磁通量

设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S,则磁感应强度B与面积S的乘积,叫穿过这个面的磁通量。

Φ=BS

磁通量单位:韦伯(韦),符号Wb

1Wb=1T*1m²=1V*S

2、电磁感应现象

闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中会产生电流。

实质:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。

如果闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动,但是穿过闭合电路的磁通量并没有发生变化,那么电路中没有电流 。

二、法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小

要使闭合电路中有电流,电路中必须有电源,电流是由电源的电动势产生的。在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。电路断开时,虽然没有感应电流,电动势依然存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

如图所示,把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分ab长度为L,以速度v向右运动,则感应电动势为

E=BLv

说明:

①此式仅适用于导体中各点以相同速度在匀强磁场中切割磁感线情况,并且L、v必须与B两两垂直。

②如果直导线与v、B不两两垂直,则应取L、v、B相垂直的分量。可见,当L、v、B两两垂直时,感应电动势最大,当有任意两个量的方向互相平行时,感应电动势为零。

③若v为一段时间的平均值,则E是这段时间内的平均感应电动势。若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势。

④若导体转动切割磁感线,则产生的感应电动势为

E=1/2*BL²ω

ω为转动角速度。

高中物理电磁感应知识点归纳大全(高中物理之电磁感应)(1)

⑤如上图,如果导线的运动方向跟导线本身垂直,但跟磁感线方向有一个夹角θ,可把速度v分解成两个分量:垂直于磁感线的分量v₁=vsinθ和平行于磁感线的分量v₂=vcosθ,后者不切割磁感线,不产生感应电动势。前者切割磁感线,产生的感应电动势为E=BLv₁,所以

E=BLvsinθ

公式E=BLvsinθ

三、楞次定律———感应电流的方向

1、楞次定律:

感应电流具有这样的方向,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。

理解:

当磁铁移近或插入线圈时,穿过线圈的磁通量增加,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加(如下图甲);当磁铁离开线圈或从中拔出时,穿过线圈的磁通量减少,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同,阻碍磁通量的减少(如下图乙)。

高中物理电磁感应知识点归纳大全(高中物理之电磁感应)(2)

高中物理电磁感应知识点归纳大全(高中物理之电磁感应)(3)

此类问题的判断方法可理解为阻碍相对运动。即产生的感应电流的磁场总是阻碍磁铁的运动(同名磁极相排斥,异名磁极相吸引),由此判断感应电流的磁场的南北极,从而判断感应电流的方向。

♥如果磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的,感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向三者的关系可由右手定则来判断:

伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指指的就是感应电流的方向。

如下图:

高中物理电磁感应知识点归纳大全(高中物理之电磁感应)(4)

右手定则可以看作是楞次定律的特殊情况。

四、自感

①自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。在自感现象中产生的感应电动势,叫自感电动势。这个电动势总是阻碍导体中原来电流变化。

②自感电动势方向:自感电动势方向总是阻碍导体中原来电流的变化,当原来电流在增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当原来电流在减小时,自感电动势与原电流方向相同。

③自感系数:自感电动势与导体中电流的变化率成正比,比例恒量即为自感系数,它由线圈本身特性决定。线圈越长,单位长度上匝数越多,截面积越大,它的自感系数就越大。线圈增加了铁芯,自感系数也会增大。

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