粵教版物理選修3-2《第一章電磁感應(yīng)》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

《粵教版物理選修3-2《第一章電磁感應(yīng)》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《粵教版物理選修3-2《第一章電磁感應(yīng)》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（13頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 選修3-2第一章 電磁感應(yīng) 知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流. 〔1〕利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 〔2〕由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流，叫做感應(yīng)電流。 二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路中磁通量發(fā)生變化。 2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法. 〔1〕磁鐵運(yùn)動(dòng)。 〔2〕閉合電路一局部運(yùn)動(dòng)。 〔3〕磁場(chǎng)強(qiáng)度B變化或有效面積S變化。 注：第〔1〕〔2〕種方法產(chǎn)生的電流叫“動(dòng)生電流〞，第〔3〕種方法產(chǎn)生的電流叫“感生電流〞。不管是動(dòng)生電流還是感生電流，我們都統(tǒng)稱為“感應(yīng)電流〞。

2、 3、對(duì)“磁通量變化〞需注意的兩點(diǎn) . 〔1〕磁通量有正負(fù)之分，求磁通量時(shí)要按代數(shù)和〔標(biāo)量計(jì)算法那么〕的方法求總的磁通量〔穿過平面的磁感線的凈條數(shù)〕。 〔2〕“運(yùn)動(dòng)不一定切割，切割不一定生電〞。導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還要看穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生變化。 4、分析是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的思路方法 . 〔1〕判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是抓住兩個(gè)條件： ① 回路是閉合導(dǎo)體回路。 ② 穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。 注意：第②點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是磁通量“變化〞，如果穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量很大但不變化，那么不管低通量有多大，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 〔2

3、〕分析磁通量是否變化時(shí)，既要弄清楚磁場(chǎng)的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況：① 穿過閉合回路的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。 ②閉合回路的面積S發(fā)生變化。 ③磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S的夾角發(fā)生變化。 三、感應(yīng)電流的方向 1、楞次定律. 〔1〕容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 ① 但凡由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙原來磁通量的增加。 ② 但凡由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙原來磁通量的減少。 〔2〕楞次定律的因果關(guān)系： 閉合導(dǎo)體電路中磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的出現(xiàn)是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，簡(jiǎn)要

4、地說，只有當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)。 〔3〕“阻礙〞的含義 . ①“阻礙〞可能是“對(duì)抗〞，也可能是“補(bǔ)償〞. 當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量〔原磁通量〕增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向相反，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)“對(duì)抗〞原磁通量的增加；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向一樣，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)“補(bǔ)償〞原磁通量的減少?！病霸龇礈p同〞〕 ②“阻礙〞不等于“阻止〞，而是“延緩〞. 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不能阻止原磁通量的變化，只是延緩了原磁通量的變化。當(dāng)由于原磁通量的增加引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，其作用僅僅使原磁通量的增加變慢了，但磁通量仍

5、在增加，不影響磁通量最終的增加量；當(dāng)由于原磁通量的減少而引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向一樣，其作用僅僅使原磁通量的減少變慢了，但磁通量仍在減少，不影響磁通量最終的減少量。即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)延緩了原磁通量的變化，而不能使原磁通量停止變化，該變化多少磁通量最后還是變化多少磁通量。 ③“阻礙〞不意味著“相反〞. 在理解楞次定律時(shí)，不能把“阻礙〞作用認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向與原磁場(chǎng)的方向相反。事實(shí)上，它們可能同向，也可能反向。〔“增反減同〞〕 〔4〕“阻礙〞的作用 . 楞次定律中的“阻礙〞作用，正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在克制這種阻礙的過程中，其他形式

6、的能轉(zhuǎn)化成電能。 〔5〕“阻礙〞的形式 . 感應(yīng)電流的效果總是要阻礙〔或?qū)埂骋鸶袘?yīng)電流的原因 〔1〕就磁通量而言，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)磁通量的變化?！病霸龇礈p同〞〕 〔2〕就電流而言，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原電流的變化，即原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)方向相反；原電流減小時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)方向一樣?！病霸龇礈p同〞〕 〔3〕就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的效果阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)?！病皝砭苋チ舁暋? 〔4〕就閉合電路的面積而言，電磁感應(yīng)致使回路面積有變化趨勢(shì)時(shí)，那么面積收縮或擴(kuò)是為了阻礙回路磁通量的變化?！病霸隹s減擴(kuò)〞〕 〔6〕

7、適用圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象 . 〔7〕研究對(duì)象：整個(gè)回路 . 〔8〕使用楞次定律的步驟： ①明確〔引起感應(yīng)電流的〕原磁場(chǎng)的方向.〔Bo的方向〕 ② 明確穿過閉合電路的磁通量〔是指合磁通量〕是增加還是減少 . ③根據(jù)楞次定律〔增反減同〕確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向.〔B’的方向〕 ④利用安培定那么確定感應(yīng)電流的方向. 2、右手定那么. 〔1〕容：伸開右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面，讓磁感線垂直〔或傾斜〕從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。 〔2〕作用：判斷感應(yīng)電流的方向與磁感線方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向間的關(guān)系。 〔3〕適用圍：導(dǎo)

8、體切割磁感線。 〔4〕研究對(duì)象：回路中的一局部導(dǎo)體。 〔5〕右手定那么與楞次定律的聯(lián)系和區(qū)別. ①聯(lián)系：右手定那么可以看作是楞次定律在導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況下的特殊運(yùn)用，用右手定那么和楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，結(jié)果是一致的。 ② 區(qū)別：右手定那么只適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況〔產(chǎn)生的是“動(dòng)生電流〞〕，不適合導(dǎo)體不運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)或者面積變化的情況，即當(dāng)產(chǎn)生“感生電流時(shí)，不能用右手定那么進(jìn)展判斷感應(yīng)電流的方向。也就是說，楞次定律的適用圍更廣，但是在導(dǎo)體切割磁感線的情況下用右手定那么更容易判斷。 3、“三定那么〞. 比擬項(xiàng)目 右 手 定 那么 左 手 定 那么 安 培 定 那么 根本現(xiàn)象

9、 局部導(dǎo)體切割磁感線 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力 運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng) 作用 判斷磁場(chǎng)B、速度v、感應(yīng)電流I方向關(guān)系 判斷磁場(chǎng)B、電流I、磁場(chǎng)力F方向 電流與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)間的方向關(guān)系 圖例 v 〔因〕 〔果〕 B F 〔果〕 〔因〕 B · × · I × × · × 〔因〕 〔果〕 因果關(guān)系 因動(dòng)而電 因電而動(dòng) 電流→磁場(chǎng) 應(yīng)用實(shí)例 發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī) 電磁鐵 【小技巧】：左手定那么和右手定那么很容易混淆，為了便于區(qū)分，把兩個(gè)定那么簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手，運(yùn)動(dòng)生電用右手〞?！傲Θ暤淖?/p>

10、后一筆“丿〞方向向左，用左手；“電〞的最后一筆“乚〞方向向右，用右手。 四、法拉第電磁感應(yīng)定律 . 1、法拉第電磁感應(yīng)定律 . 〔1〕容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。 〔2〕公式：〔單匝線圈〕或 〔n匝線圈〕. 對(duì)表達(dá)式的理解： ①。假設(shè)線圈有n匝，且穿過每匝線圈的磁通量變化率一樣，那么相當(dāng)于n個(gè)一樣的電動(dòng)勢(shì)串聯(lián)，所以整個(gè)線圈中電動(dòng)勢(shì)為〔本式是確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的普遍規(guī)律，適用于所有電路，此時(shí)電路不一定閉合〕. ②在中〔這里的ΔΦ取絕對(duì)值，所以此公式只計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小，E的方向根據(jù)楞次定律或右手定那么判斷〕，E的大小是由匝數(shù)與磁通量的變化率〔即

11、磁通量變化的快慢〕決定的，與Φ或ΔΦ之間無大小上的必然聯(lián)系〔類比學(xué)習(xí)：關(guān)系類似于a、v和Δv的關(guān)系〕。 ③ 當(dāng)Δt較長(zhǎng)時(shí)，求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)Δt趨于零時(shí)，求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 2、E=BLv的推導(dǎo)過程 . 如下圖閉合線圈一局部導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B ，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)? 推導(dǎo)：回路在時(shí)間t增大的面積為：ΔS=L〔vΔt〕 . 穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ = B·ΔS= BLv·Δt. 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 〔v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度〕. 假設(shè)導(dǎo)體斜切磁感線〔即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角〕，如下圖

12、，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLvsinθ 〔斜切情況也可理解成將B分解成平行于v和垂直于v兩個(gè)分量〕 3、E=BLv的四個(gè)特性 . 〔1〕相互垂直性 . 公式E=BLv是在一定得條件下得出的，除了磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，還需要B、L、v三者相互垂直，實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)展計(jì)算。 假設(shè)B、L、v三個(gè)物理量中有其中的兩個(gè)物理量方向相互平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。 〔2〕L的有效性 〔有效長(zhǎng)度: 直導(dǎo)線〔或彎曲導(dǎo)線〕在垂直速度方向上的投影長(zhǎng)度?！? 公式E=BLv是磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與直導(dǎo)線L與運(yùn)動(dòng)方向v兩兩垂直的情形下，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。L是直導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)

13、線兩端點(diǎn)在v、B所決定平面的垂線方向上的長(zhǎng)度。實(shí)際上這個(gè)性質(zhì)是“相互垂直線〞的一個(gè)延伸，在此是分解L，事實(shí)上，我們也可以分解v或者B，讓B、L、v三者相互垂直，只有這樣才能直接應(yīng)用公式E=BLv。 E=BL(vsinθ) 或E=Bv(Lsinθ)E= B·2R·v 〔3〕瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性 . 對(duì)于E=BLv，假設(shè)v為瞬時(shí)速度，那么E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； 假設(shè)v是平均速度，那么E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 〔4〕v的相對(duì)性 . 公式E=BLv中的v指導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，并不是對(duì)地的速度。只有在磁場(chǎng)靜止，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的情況下，導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度才跟導(dǎo)體相對(duì)地的速度相等。 4

14、、公式和E=BLvsinθ的區(qū)別和聯(lián)系 . 〔1〕兩公式比擬. E=BLvsinθ 區(qū) 別 研究對(duì)象 整個(gè)閉合電路 回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那局部導(dǎo)體 適用圍 各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象 只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況 計(jì)算結(jié)果 一般情況下，求得的是Δt的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 一般情況下，求得的是某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 適用情形 常用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象〔磁場(chǎng)變化型〕 常用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象〔切割型〕 聯(lián)系 E=Blvsinθ是由在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看作法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論或者特殊應(yīng)用。 〔2〕

15、兩個(gè)公式的選用 . ① 求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問題時(shí)，兩個(gè)公式都可以用。 ② 求解某一過程〔或某一段時(shí)間〕的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、平均電流、通過導(dǎo)體橫截面的電荷 量〔q=IΔt〕等問題，應(yīng)選用 . ③求解某一位置〔或某一時(shí)刻〕的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算瞬時(shí)電流、電功率與某段時(shí)間的電功、電熱等問題，應(yīng)選用E=BLvsinθ。 5、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩種求解方法 . 〔1〕用公式求解：是普遍適用的公式，當(dāng)ΔΦ僅由磁場(chǎng)的變化引起時(shí)，該式可表示為；假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，ΔΦ僅由回路在垂直于磁場(chǎng)方向上得面積S的變化引起時(shí)，那么可表示為公式，注意此時(shí)S并非線圈的面積，而是線圈部磁場(chǎng)的面積。 〔2

16、〕用公式E=BLvsinθ求解： ① 假設(shè)導(dǎo)體平動(dòng)垂直切割磁感線，那么E=BLv，此時(shí)只適用于B、L、v三者相互垂直的情況。 ② 假設(shè)導(dǎo)體平動(dòng)但不垂直切割磁感線，E=BLvsinθ〔此點(diǎn)參考P4“ E=BLv的推導(dǎo)過程〞〕。 6、反電動(dòng)勢(shì). 電源通電后，電流從導(dǎo)體棒的a端流向b端，用左手定那么可判斷ab棒受到的安培力水平向右，那么ab棒由靜止向右加速運(yùn)動(dòng)。 而ab棒向右運(yùn)動(dòng)后，會(huì)切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)〔判得感應(yīng)電流由a到b，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)b端為負(fù)極a端為正極，如圖示〕，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中原來的電流，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向跟外加電壓〔原來電源電壓〕的方向相反，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱

17、為“反電動(dòng)勢(shì)〞。 五、電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 . 1、法拉第電機(jī) . 〔1〕電機(jī)模型 . 〔2〕原理：應(yīng)用導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。. ①銅盤可看作由無數(shù)根長(zhǎng)度等于銅盤半徑的導(dǎo)體棒組成，導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中要切割磁感線。 ②大?。骸财渲蠰為棒的長(zhǎng)度，ω為角速度〕 對(duì)此公式的推導(dǎo)有兩種理解方式： E=BLv 棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度為棒上中點(diǎn)的速度：。利用E=BLv知，棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為： 如果經(jīng)過時(shí)間Δt ，那么磁通量的變化量為： 棒上得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 建議選用E=BLv配合平均速度來推導(dǎo)，此種推導(dǎo)方式方便

18、于理解和記憶。 ③方向：在電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是由電源的負(fù)極指向電源的正極，跟電路的電流方向一致。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那局部電路就是電源，用右手定那么或楞次定律所判斷出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，就是電源部的電流方向，所以此電流方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向后，進(jìn)而可判斷電路中各點(diǎn)電勢(shì)的上下。 2、電磁感應(yīng)中的電路問題 . 〔1〕解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的根本步驟和方法： ①明確哪局部導(dǎo)體(或電路)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體(或電路)就是電源，其他局部是外電路。 ②用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，用楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。 ③畫出等效電路圖。分清外電路

19、，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵。 ④運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解。 【例1】用電阻為18Ω的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上AB弧所對(duì)圓心角為60°。將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25Ω的直導(dǎo)線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行〔速度方向與PQ垂直〕，滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)嚴(yán)密接觸〔忽略接觸處電阻〕，當(dāng)它通過環(huán)上AB位置時(shí)，求： 〔1〕直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向． 〔2〕此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率．

20、 解：〔1〕設(shè)直導(dǎo)線AB段的長(zhǎng)度為l，直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E ， 根據(jù)幾何關(guān)系知 那么直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 運(yùn)用右手定那么可判定，直導(dǎo)線AB段中感應(yīng)電流的方向由A向B，B端電勢(shì)高于A端。 〔2〕此時(shí)圓環(huán)上劣弧AB的電阻為 優(yōu)弧ACB的電阻為 那么與并聯(lián)后的總電阻為 AB段直導(dǎo)線電阻為電源，電阻為r=1.25×0.40Ω=0.50Ω . 那么此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率為 3、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換——【電磁感應(yīng)現(xiàn)象符合能量守恒定律】 ①在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁場(chǎng)能可以轉(zhuǎn)化為電能。假設(shè)電

21、路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將全部轉(zhuǎn)化為電阻的能〔產(chǎn)生的熱量〕。 ② 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過克制安培力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?？酥瓢才嗔ψ龆嗌俟Γ彤a(chǎn)生多少電能。假設(shè)電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能也將全部轉(zhuǎn)化為電阻的能〔產(chǎn)生的熱量〕。 ☆☆☆電能的三種求解思路☆☆☆ 〔1〕利用電路特征求解. 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，假設(shè)由于磁場(chǎng)變化或?qū)w做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是恒定的，那么可通過電路知識(shí)求解。 〔2〕利用克制安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克制安培力所做的功。 〔3〕利用能量守恒定律求解. ①電磁感應(yīng)的過程

22、是能量的轉(zhuǎn)化和守恒的過程，其他形式能的減少量等于產(chǎn)生的電能。 ②在較復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，經(jīng)常涉與求解耳熱的問題。尤其是變化的安培力，不能直接由Q=I2Rt解，用能量守恒的方法就可以不必追究變力、變電流做功的具體細(xì)節(jié)，只需弄清能量的轉(zhuǎn)化途徑，注意分清有多少種形式的能在相互轉(zhuǎn)化，用能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律就可求解，而用能量的轉(zhuǎn)化與守恒觀點(diǎn)，只需從全過程考慮，不涉與電流的產(chǎn)生過程，計(jì)算簡(jiǎn)便。這樣用守恒定律求解的方法最大特點(diǎn)是省去許多細(xì)節(jié)，解題簡(jiǎn)捷、方便。 六、自感現(xiàn)象與其應(yīng)用 . 1、自感現(xiàn)象 . 〔1〕自感現(xiàn)象與自感電動(dòng)勢(shì)的定義： 當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)

23、電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做自感電動(dòng)勢(shì)。 〔2〕自感現(xiàn)象的原理： 當(dāng)導(dǎo)體線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨之發(fā)生變化。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈自身會(huì)產(chǎn)生阻礙自身電流變化的自感電動(dòng)勢(shì)。 〔3〕自感電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)特點(diǎn)： ① 特點(diǎn)一：自感電動(dòng)勢(shì)的作用. 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的變化，但是不能阻止，且自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流變化的結(jié)果，會(huì)對(duì)其他電路元件的電流產(chǎn)生影響。 ② 特點(diǎn)二：自感電動(dòng)勢(shì)的大小. 跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)

24、，還跟線圈本身的特性有關(guān)，可用公式表示，其中L為自感系數(shù)。 〔4〕自感現(xiàn)象的三個(gè)狀態(tài) ——理想線圈〔電阻為零的線圈〕： ① 線圈通電瞬間狀態(tài)—— 通過線圈的電流由無變有。 ② 線圈通電穩(wěn)定狀態(tài)—— 通過線圈的電流無變化。 ③ 線圈斷電瞬間狀態(tài)—— 通過線圈的電流由有變無。 〔5〕自感現(xiàn)象的三個(gè)要點(diǎn)： ① 要點(diǎn)一：自感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原因。 是通過線圈本身的電流變化引起穿過自身的磁通量變化。 ② 要點(diǎn)二：自感電流的方向。 自感電流總是阻礙線圈中原電流的變化，當(dāng)自感電流是由原電流的增強(qiáng)引起時(shí)〔如通電瞬間〕，自感電流的方向與原電流方向相反；當(dāng)自感電流時(shí)由原電

25、流的減少引起時(shí)〔如斷電瞬間〕，自感電流的方向與原電流方向一樣。 ③ 要點(diǎn)三：對(duì)自感系數(shù)的理解。 自感系數(shù)L的單位是亨特〔H〕，常用的較小單位還有毫亨〔mH〕和微亨〔μH〕。自感系數(shù)L的大小是由線圈本身的特性決定的：線圈越粗、越長(zhǎng)、匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大。此外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯的大得多。 〔6〕通電自感和斷電自感的比擬 電路 現(xiàn)象 自感電動(dòng)勢(shì)的作用 通電自感 接通電源的瞬間，燈泡L2馬上變亮，而燈泡L1是逐漸變亮。 阻礙電流的增加 斷電自感 斷開開關(guān)的瞬間，燈泡L1逐漸變暗，有時(shí)燈泡會(huì)閃亮一下，然后逐漸變暗。 阻礙電流的減小 L

26、L K I1 I2 〔7〕斷電自感中的“閃〞與“不閃〞問題辨析 ： R 關(guān)于“斷電自感中小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下〞這個(gè)問題，許多同學(xué)容易混淆不清，下面就此問題討論分析。 ①如下圖，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，線圈L和燈L并聯(lián)，其電流分別為I1和I2，方向都是從右到左。 R′ ②在斷開開關(guān)K瞬間，燈L中原來的從右到左的電流I1立即消失，而由于線圈電流I2由于自感不能突變，故在開關(guān)K斷開的瞬間通過線圈L的電流應(yīng)與斷開前那瞬間的數(shù)值一樣，都是為I2，方向還是從右到左，由于線圈的自感只是“阻礙〞 I2的變小，不是阻止I2變小，所以I2維持了一瞬間后開場(chǎng)逐漸減小，由于線圈和燈構(gòu)成閉合

27、回路，所以在這段時(shí)間燈L中有自左向右的電流通過。 ③如果原來I2＞I1 ，那么在燈L熄滅之前要閃亮一下；如果原來I2≤I1 ，那么在燈L熄滅之前不會(huì)閃亮一下。 ④原來的I1和I2哪一個(gè)大，要由線圈L的直流電阻R′和燈L的電阻R的大小來決定〔分流原理〕。如果R′≥R ，那么I2≤I1 ；如果R′＜R ，那么I2＞I1 . 結(jié)論：在斷電自感現(xiàn)象中，燈泡L要閃亮一下再熄滅必須滿足線圈L的直流電阻R′小于燈L的電阻R 。 2、把握三個(gè)知識(shí)點(diǎn)速解自感問題 . 〔1〕自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。 當(dāng)原來電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與

28、原來電流方向一樣。 〔2〕“阻礙〞不是“阻止〞。 “阻礙〞電流變化實(shí)質(zhì)是使電流不發(fā)生“突變〞，使其變化過程有所延慢。 〔3〕當(dāng)電流接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；當(dāng)電路穩(wěn)定，自感線圈相當(dāng)于定值電阻,如果線圈沒有電阻，那么自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線〔短路〕；當(dāng)電路斷開瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源。 3、日光燈工作原理 . 〔1〕日光燈的構(gòu)造 日光燈的構(gòu)造如下圖，主要由燈光、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器〔也稱“起輝器〞〕等組成。 啟動(dòng)器 〔2〕日光燈的啟動(dòng)——啟動(dòng)器起到一個(gè)開關(guān)作用 . 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電源把電壓加在啟動(dòng)器的兩極之間，使氖氣放點(diǎn)而發(fā)生輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形動(dòng)觸片

29、膨脹伸長(zhǎng)〔熱脹冷縮〕，從而接通電路，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過；電路接通后啟動(dòng)器中的氖氣停止放電〔原因是氖氣放電是由于氖管兩端加有高電壓，而電路接通之后整個(gè)啟動(dòng)器的電阻非常小，根據(jù)分壓原理可知，接在氖管兩端的電壓很小，缺乏夠激發(fā)氖管放電〕，U形動(dòng)觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片別離，電路自動(dòng)斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減少，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，方向與原來電壓方向一樣，形成瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，使燈管中的氣體〔氬和微量水銀蒸氣〕開場(chǎng)發(fā)出紫外線，燈管管壁上的熒光粉受到紫外線的照射發(fā)出可見光。 〔3〕鎮(zhèn)流器的作用： ① 啟動(dòng)時(shí)提供瞬時(shí)高壓： 日光燈啟動(dòng)電壓在500V〔與功率有關(guān)〕以上

30、。 ② 正常工作時(shí)降壓限流 限流：由于日光燈使用的是交流電源，電流的大小和方向做周期性變化。當(dāng)交流電增大時(shí)，鎮(zhèn)流器上的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流增大，自感電動(dòng)勢(shì)與原電壓反向；當(dāng)交流電減小時(shí)，鎮(zhèn)流器上的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的減小，自感電動(dòng)勢(shì)與原電壓同向?？梢婃?zhèn)流器的自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流的變化，所以鎮(zhèn)流器就起到了限流的作用。 降壓：由于電感鎮(zhèn)流器本身是一個(gè)線圈，有電阻。日光燈正常工作后，鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)，起到分壓的作用，所以實(shí)際上日光燈正常工作時(shí)加在燈管兩端的電壓會(huì)受到鎮(zhèn)流器的降壓作用而降到120V〔與功率有關(guān)〕以下。 七、渦流現(xiàn)象與其應(yīng)用 . 渦流現(xiàn)象： 定義 在整塊導(dǎo)體部發(fā)生電磁感應(yīng)

31、而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象. 特點(diǎn) 電流在金屬塊自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng). 應(yīng)用 〔1〕渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如電磁灶〔即電磁爐〕、高頻感應(yīng)爐等. 〔2〕渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如渦流制動(dòng)、渦流金屬探測(cè)器、安檢門等. 防止 電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器。 〔1〕途徑一：增大鐵芯材料的電阻率。 〔2〕途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整個(gè)硅鋼鐵芯，增大回路電阻，削弱渦流。 渦流現(xiàn)象的規(guī)律：導(dǎo)體的外周長(zhǎng)越長(zhǎng)，交變磁場(chǎng)的頻率越高，渦流就越大。 ▲▲▲▲▲電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題▲▲▲▲▲ 電磁感應(yīng)過導(dǎo)體的感應(yīng)電流，在磁場(chǎng)中將受到安

32、培力的作用，從而影響其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，這類問題需要綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)規(guī)律和力學(xué)的相關(guān)規(guī)律解決。 一、處理電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的思路——先電后力。 1、先作“源〞的分析 ——?jiǎng)e離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r ； 2、再進(jìn)展“路〞的分析 ——畫出必要的電路圖〔等效電路圖〕，分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)局部的電流大小，以便安培力的求解。 3、然后是“力〞的分析 ——畫出必要的受力分析圖，分析力學(xué)所研究對(duì)象〔常見的是金屬桿、導(dǎo)體線圈等〕的受力情況，尤其注意其所受的安培力。 4、接著進(jìn)展“運(yùn)動(dòng)〞狀態(tài)分析 ——根據(jù)

33、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型。 5、最后運(yùn)用物理規(guī)律列方程并求解 ——注意加速度a=0時(shí)，速度v到達(dá)最大值的特點(diǎn)。 導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)完畢時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，抓住a=0，速度v達(dá)最大值這一特點(diǎn)。 二、分析和運(yùn)算過程中常用的幾個(gè)公式： 1、關(guān)鍵是明確兩大類對(duì)象〔電學(xué)對(duì)象，力學(xué)對(duì)象〕與其互相制約的關(guān)系. 電學(xué)對(duì)象：電路：〔電源 E = n或E= ，E =〕 E = Blυ、E = Bl2ω 全電路：E=I〔R+r〕 力學(xué)對(duì)象：受力分析：是否要考慮 運(yùn)動(dòng)

34、分析：研究對(duì)象做什么運(yùn)動(dòng) 2、可推出電量計(jì)算式 【例1】如下圖，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面，距離為l=0.2m，在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5Ω的電阻，在x≥0處有一與水平面垂直的均勻磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上，并以v0=2m/s的初速度進(jìn)人磁場(chǎng)，在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a=2m/s2，方向與初速度方向相反。設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好，求： 〔1〕電流為零時(shí)金屬桿所處的位置； 〔2〕保持其他條件不變，而初速度v0取不同值，求開場(chǎng)時(shí)F的方向與初速度v0取值的關(guān)

35、系。 【解析】：〔1〕感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv，那么感應(yīng)電流 . I=0時(shí)，v=0 ，此時(shí)，1〔m〕 那么電流為零時(shí)金屬桿距離x軸原點(diǎn)1m遠(yuǎn)的右端。 〔2〕初始時(shí)刻，金屬直桿切割磁感線速度最大， 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流最大： 開場(chǎng)時(shí)，有 F+=maF=ma-= 所以，當(dāng)F＞0即vo＜=10 m/s時(shí)，F(xiàn)的方向與x軸正方向相反； 【例2】如圖，ef、gh為水平放置的足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1m，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)R=2Ω的電阻，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻

36、強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)。 〔1〕假設(shè)施加的水平外力恒為F=8N，那么金屬棒到達(dá)的穩(wěn)定速度v1是多少？ 〔2〕假設(shè)施加的水平外力的功率恒為P=18W，那么金屬棒到達(dá)的穩(wěn)定速度v2是多少？ c d f e g h F 〔3〕假設(shè)施加的水平外力的功率恒為P=18W，那么金屬棒從開場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到速度v3=2m/s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為8.6J，那么該過程所需的時(shí)間是多少？ 解：〔1〕由E=BLv、和F=BIL得 當(dāng)F=8N時(shí)，代入數(shù)據(jù)解得v1=4m/s. 〔2〕由和P=Fv，得 代入數(shù)據(jù)后解得v2=3m/s 〔3〕根據(jù)能量守恒,有,得 - 13 - / 13