物理选修32第四章电磁感应知识点汇总docx.docx

资源描述

物理选修32第四章电磁感应知识点汇总docx.docx

《物理选修32第四章电磁感应知识点汇总docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理选修32第四章电磁感应知识点汇总docx.docx（93页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

物理选修32第四章电磁感应知识点汇总docx.docx

物理选修32第四章电磁感应知识点汇总docx

v1.0可编辑可修改

物理选修3--2第四章电磁感应知识点汇总

（训练版）

知识点一、电磁感应现象

1、电磁感应现象与感应电流.

（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。

（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。

物理模型

上下移动导线AB，不产生感应电流

左右移动导线AB，产生感应电流

原因:

闭合回路磁感线通过面积发生变化

-1-

v1.0可编辑可修改

不管是N级还是S级向下插入，都会产生感应电流，

抽出也会产生，唯独磁铁停止在线圈力不会产生

原因闭合电路磁场B发生变化。

开关闭合、开关断

开、开关闭合，迅速滑动

变阻器，只要线圈A中电

流发生变化，线圈B就有

感应电流。

-2-

v1.0可编辑可修改

知识点二、产生感应电流的条件

1、产生感应电流的条件：

闭合电路中磁通量发生变化。

．．．．．．．．．．．

2、产生感应电流的常见情况.

（1）线圈在磁场中转动。

（法拉第电动机）

（2）闭合电路一部分导线运动（切割磁感线）。

（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。

（比如有电流产生的磁场，电流大小变化或者开关断

开）

3、对“磁通量变化”需注意的两点.

（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。

（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。

导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。

知识点三、感应电流的方向

1、楞次定律.

（1）内容：

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

（2）“阻碍”的含义.

从阻碍磁通量的变化理解为:

当磁通量增大

时，会阻碍磁通量增大，当磁通量减小时，会阻碍磁

通量减小。

从阻碍相对运动理解为:

阻碍相对运动是“阻碍”的又一种体现，表现在“近斥远吸，来拒去留”。

-3-

v1.0可编辑可修改

（3）“阻碍”的作用.

楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化成电能。

（4）“阻碍”的形式.

①．阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。

②．阻碍相对运动，即“来拒去留”。

③.使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。

④.阻碍原电流的变化（自感现象），即“增反减同”。

（5）适用范围：

一切电磁感应现象.

（6）使用楞次定律的步骤：

①明确（引起感应电流的）原磁场的方向.

②明确穿过闭合电路的磁通量的变化情况，是增加还是减少

③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向.

④利用安培定则（右手）确定感应电流的方向.

2、右手定则.

（1）内容：

伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直（或倾斜）从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

（2）作用：

判断感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系。

（3）适用范围：

导体切割磁感线。

-4-

v1.0可编辑可修改

（4）研究对象：

回路中的一部分导体。

（5）右手定则与楞次定律的区别.

右手定则只适用于导体切割磁感线的情况，不适合导体不运动，磁场或者面积变化的情况；若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判定也可以，但较为麻烦。

3、“三定则”

比

较项目

右手定则

左手定则

安培定则

基

部分导体切割

磁场对运动电荷、电

运动电荷、电流

本现象

磁感线

流的作用力

产生磁场

判断磁场

B、

作

速度v、感应电流

判断磁场B、电流I、

电流与其产生

用

方向关系

磁场力F方向

的磁场间的方向关系

·×

（因）

○

（果）

图

（因）

··××

（果）○B

例

（因）

F（果）

因

因动而电因电而动电流→磁场

果关系

应

发电机电动机电磁铁

用实例

-5-

v1.0可编辑可修改

推论：

两平行的同向电流间有相互吸引的磁场力；两平行的反向电流间有相互排斥的磁场力。

安培定则判断磁场方向，然后左手定则判断导线受力。

知识点四、法拉第电磁感应定律.

1、法拉第电磁感应定律.

（1）内容：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。

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）

（2）公式：

（单匝线圈）

或En

（n匝线圈）.

对表达式的理解：

①En本式是确定感应电动势的普遍规律，适用于所有电路，此时电路不一定闭合。

②在En中（ΔΦ取绝对值，此公式只计算感应电动势E的大小，E的方向根据楞次定

律或右手定则判断），E的大小是由匝数及磁通量的变化率（即磁通量变化的快慢）决定的，与Φ或

ΔΦ之间无大小上的必然联系（类比学习：

关系类似于a、v和v的关系）。

③当t较长时，En求出的是平均感应电动势；当t趋于零时，En求出的

是瞬时感应电动势。

2、E=BLv的推导过程.

如图所示闭合线圈一部分导体

ab处于匀强磁场中，磁感应强度是

B，ab以速度v匀速切割磁

感线，求产生的感应电动势

推导：

回路在时间

内增大的面积为：

（v

t）.

穿过回路的磁通量的变化为：

Φ=B·S=

BLv·t.

产生的感应电动势为：

-6-

v1.0可编辑可修改

BLv

（v是相对于磁场的速度）.

此时磁感线方向和运动方向垂直。

3、E=BLv的四个特性.

（1）相互垂直性.

公式E=BLv是在一定得条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需要B、L、v三者

相互垂直，实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算。

若B、L、v三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行，感应电动势为零。

（2）L的有效性.

公式E=BLv是磁感应强度B的方向与直导线L及运动方向v两两垂直的情形下，导体

棒中产生的感应电动势。

L是直导线的有效长度，即导线两端点在v、B所决定平面的垂线方向上的长

度。

实际上这个性质是“相互垂直线”的一个延伸，在此是分解L，事实上，我们也可以分解v或者B，

让B、L、v三者相互垂直，只有这样才能直接应用公式E=BLv。

-7-

v1.0可编辑可修改

E=BL（vsinθ）或E=Bv（Lsinθ）E=B·2R·v

有效长度——直导线（或弯曲导线）在垂直速度方向上的投影长度.

（3）瞬时对应性.

对于

=，若

为瞬时速度，则

为瞬时感应电动势；若

是平均速度，则

为平

EBLv

均感应电动势。

（4）v的相对性.

公式E=BLv中的v指导体相对磁场的速度，并不是对地的速度。

只有在磁场静止，导

体棒运动的情况下，导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等。

4、公式

和EBLvsinθ的区别和联系

（1）两公式比较.

E=BLvsinθ

研

回路中做切割磁感线运动的那

究对

整个闭合电路

部分导体

象

适

只适用于导体切割磁感线运动

用范

各种电磁感应现象

的情况

围

计

一般情况下，求得的是

t内

一般情况下，求得的是某一时

算结

的平均感应电动势

刻的瞬时感应电动势

果

适

常用于磁感应强度B变化所产

常用于导体切割磁感线所产生

-8-

v1.0可编辑可修改

用情生的电磁感应现象（磁场变化型）的电磁感应现象（切割型）

形

联

是由

在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉

EBlvsinθ

系

第电磁感应定律的一个推论或者特殊应用。

（2）两个公式的选用.

①求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，两个公式都可以用。

②求解某一过程（或某一段时间）内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量

（q=It）等问题，应选用En.

③求解某一位置（或某一时刻）的感应电动势，计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、

电热等问题，应选用E=BLvsinθ。

小结：

感应电动势的大小计算公式

1）E＝BLV（垂直平动切割，动生电

动势）

2）En

nBs

（普适公式）ε∝

（法拉第电磁感应

定律）

3）E=nBSωsin（ωt+Φ）；Em＝nBSω（线圈转动切割）

4）E＝BL2ω/2（直导体绕一端转动切割）

感应电量的计算

-9-

v1.0可编辑可修改

感应电量qIt

知识点五、电磁感应规律的应用.

1、法拉第电机.

（1）电机模型.

（2）原理：

应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势。

①铜盘可以看作由无数根长度等于铜盘半径的导体棒组成，导体棒在转动过程中要切割磁感

线。

②大小：

1BL2

（其中L为棒的长度，ω为角速度）

③方向：

在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，

跟内电路的电流方

向一致。

产生感应电动势的那部分电路就是电源

，用右手定则或楞次定律所判断出的感应电动势的方

．．．．．．．．．．．．．．．．．

向，就是电源内部的电流方向。

-10-

v1.0可编辑可修改

2、电磁感应中的电路问题.

（1）解决与电路相联系的电磁感应问题的基本步骤和方法：

①明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路。

②用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电动势的方向。

③画出等效电路图。

分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键。

④运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。

（2）.在电磁感应中对电源的理解

①电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定,电源中电流从负极流向正极。

②电源电动势的大小可由E=BLv或En求得。

（3）.对电磁感应电路的理解

①在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能转化为电能。

②电源两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。

（考虑电源内阻）

3、电磁感应中的能量转换.

电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程。

电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必

定受到安培力作用，因此要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功。

此过程中，其他

形式的能转化为电能。

“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。

当感应电流

通过用电器时，电能又转化为其他形式的能。

同理，安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能

的过程。

安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

4、电磁感应中的电容问题.

在电路中含有电容器的情况下，导体切割磁感线产生感应电动势，使电容器充电或放电。

因此，搞清电容器两极板间的电压及极板上电荷量的多少、正负和如何变化是解题的关键。

-11-

v1.0可编辑可修改

知识点六、自感现象及其应用.

1、自感现象.

（1）自感现象与自感电动势的定义：

当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。

这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。

这种现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。

（2）自感现象的原理：

当导体线圈中的电流发生变化时，电流产生的磁场也随之发生变化。

由法拉第电磁感应定律可知，线圈自身会产生阻碍自身电流变化的自感电动势。

（3）自感电动势的作用.

自感电动势阻碍自身电流的变化，“阻碍”不是“阻止”。

“阻碍”电流变化实质是

使电流不发生“突变”，使其变化过程有所延慢。

但它不能使过程停止，更不能使过程反向.

（4）自感现象的三个要点：

①要点一：

自感线圈产生感应电动势的原因。

是通过线圈本身的电流变化引起穿过自身的磁通量变化。

②要点二：

自感电流的方向。

自感电流总是阻碍线圈中原电流的变化，当自感电流是由原电流的增强引起时（如通电

瞬间），自感电流的方向与原电流方向相反；当自感电流时由原电流的减少引起时（如断电瞬间），自

感电流的方向与原电流方向相同。

-12-

v1.0可编辑可修改

③要点三：

对自感系数的理解。

自感系数L的单位是亨特（H），常用的较小单位还有毫亨（mH）和微亨（μH）。

自感系数L的大小是由线圈本身的特性决定的：

线圈越粗、越长、匝数越密，它的自感系数就

越大。

此外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的大得多。

（5）通电自感和断电自感的比较

电路

现象

自感电动

势的作用

接通电源

电

的瞬间，灯泡

阻碍电流

马上变亮，而灯

自

的增加

泡L1是逐渐变

感

亮.

断开开关

的瞬间，灯泡

电

逐渐变暗，有时

阻碍电流

自

灯泡会闪亮一

的减小

感

下，然后逐渐变

暗.

通电瞬间线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，此时含线圈L的支路相当

于断路；当电路稳定，自感线圈相当于定值电阻，如果线圈没有电阻，则自感线圈相当于导线（短路）；

断开瞬间线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提

供的电流从原来的IL逐渐变小.但流过灯A的电流方向与原来相反

-13-

v1.0可编辑可修改

〖针对性训练题〗

一、选择题

1．如右图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线

圈abcd，线圈平面与磁场垂直，

O1O2与O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运

动才能使其中产生感应电流（

）

图1

A．向左或向右平动

B．向上或向下平动

C．绕OO转动

D．绕OO转动

2．下列哪些做法能使线圈中产生感应电流（）

-14-

v1.0可编辑可修改

A．磁铁靠近或远离线圈B．线圈远离或靠近通电导线

C．下边电路中通有恒

D．匀强磁场中，周长一定的

图2

闭合线圈由矩形变为圆形

3．我国已经制定了登月计划。

假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，

他手边有一

个灵敏电流表和一个线圈，则下列推断正确的是（

）

A．直接将灵敏电流表放在月球表面，看是否有电流来判断是否有磁场

B．将灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如无电流，则可判断月球表面

无磁场

C．将灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如有电流，则月球表面可能有

磁场

D．将灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各方向运动，如无电流，则可判

断月球表面无磁场

-15-

v1.0可编辑可修改

4．在磁感应强度为

、方向如图3所示的匀强磁场中，金属杆

在宽为

的平行金属导轨上

以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为

E；若磁感应强度增为

2，其它条件不变，所产生的感应电动势大小变为

2，则

1与

2之比及通

过电阻R的感应电流方向为（

）

A．2∶1，b→a

B．1∶2，b→a

图3

C．2∶1，a→b

D．1∶2，a→b

5.如图4所示，绕在铁芯上的线圈与电源、

滑动变阻器和电键组成闭合回路，

在铁芯的右端套

有一个表面绝缘的铜环

A，下列各种情况中铜环

A中有感应电流的是（

）

A．线圈中通以恒定的电流

B．通电过程中，使变阻器的滑片P作匀速移动

C．通电过程中，使变阻器的滑片P作加速移动

图4

D．将电键突然断开的瞬间

6．如图5所示，abcd为一匀强磁场区域，现在给竖直放置的环以某种约

束，以保持它不转动地匀速下落，在下落过程中，它的左半部通过磁场，圆环用

均匀电阻丝做成，F、O、E为环的上、中、下三点，下列说法中正确的是（）

A.当E和d重合时，环中电流最大

B.当O和d重合时，环中电流最大

图5

C.当F和d重合时，环中电流最大

D.以上说法都不对

7．如图6所示，A、B两闭合圆形线圈用同样导线且均绕成10匝，半

径RA＝2RB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、

-16-

图6

v1.0可编辑可修改

环中感应电动势

A∶B与产生的感应电流

A∶

B分别是（

）

A．EA∶EB＝1∶1；IA∶IB＝1∶2

B．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶2

C．EA∶EB＝1∶4；IA∶IB＝2∶1

D．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶4

8.如图7所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。

一边长为20cm的正方

形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20cm/s通过磁场

区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进

入磁场的时刻为t＝0，下面所示图线中，正确反映感应电流随时间变化规

律的是（）

图7

9．如图8所示，在一个左右延伸很远的上、下有界的匀强磁场上方有一闭合线圈，当闭合线圈

从上方下落穿过磁场的过程中（）

A．进入磁场时加速度可能小于g，离开磁场时加速度可能大于

g，也可能小于g

图8

-17-

v1.0可编辑可修改

B．进入磁场时加速度大于g，离开时小于g

C．进入磁场和离开磁场，加速度都大于

D．进入磁场和离开磁场，加速度都小于

10．一个环形线圈放在磁场中，如图9-a所示，以磁感线垂直于线圈平面向外的方向为正方向，

若磁感强度B随时间t的变化的关系如图9-b，那么在第

2秒内线圈中的感应电流的大小和方向是

（

）

大小恒定，顺时针方向

逐渐减小，顺时针方向

图9

C.大小恒定，逆时针方向

D.逐渐增加，逆时针方向

11．如图10所示，A是长直密绕通电螺线管。

小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向

右匀速穿过螺线管A。

能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是（）

-18-

图10

v1.0可编辑可修改

12．如图

展开阅读全文