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

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1、廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) 選修3-2第一章 電磁感應(yīng) 知識點(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。 (2)閉合電路一部分運(yùn)動。 (3)磁場強(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“動生電流”，第(3)種方法產(chǎn)生的電流叫“感生電 流”。不管是動生電流還是感生電流，

2、我們都統(tǒng)稱為“感應(yīng)電流” 。 3、對“磁通量變化”需注意的兩點(diǎn) ^ (1)磁通量有正負(fù)之分，求磁通量時要按 代數(shù)和(標(biāo)量計算法則)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 不論低

3、通量有多大，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (2)分析磁通量是否變化時，既要弄清楚磁場的磁感線分布，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)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 ①凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的增加。 ② 凡是由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場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

4、感應(yīng)電流的磁場的出現(xiàn)是 感應(yīng)電流存在的結(jié)果，簡要地說， 只有當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時， 才會有感應(yīng) 電流的磁場出現(xiàn)。 （3） “阻礙”的含義 . ①“阻礙”可能是“反抗”，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，感應(yīng)電流的磁場就與原磁場的方向 相反，感應(yīng)電流的磁場“反抗”原磁通量的增加；當(dāng)原磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場 就與原磁場的方向相同，感應(yīng)電流的磁場“補(bǔ)償”原磁通量的減少。 （“增反減同”） ②“阻礙”不等于“阻止”，而是“延緩”. 感應(yīng)電流的磁場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， 感應(yīng)電

5、流的磁場方向與原磁場方向相反， 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， 感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同， 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，不能把“阻礙”作用認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向與原磁場的 方向相反。事實上，它們可能同向，也可能反向。 （“增反減同”） （4） “阻礙”的作

6、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，在克服這種阻礙的 過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能。 （5） “阻礙”的形式. 感應(yīng)電流 的效果總 是要阻礙 （或反抗） 引起感應(yīng) 電流的原 因 （1）就磁通量而言， 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化。 （“增 反減同”） （2）就電流而言， 感應(yīng)電流的磁場阻礙原電流的變化，即原電流增大時， 感應(yīng)電流磁場方向與原電流磁場方向相反； 原電流減小時，感應(yīng)電流磁場方 向與原電流磁場方向相同。（“增反減同”） （3）就相對運(yùn)動而言， 由于相對運(yùn)動導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的效 果阻礙相對運(yùn)動。（“來拒去留”）

7、 （4）就閉合電路的面枳而言， 電磁感應(yīng)致使回路面枳有變化趨勢時，則面 積收縮或擴(kuò)張是為了阻礙回路磁通量的變化。 （“增縮減擴(kuò)”） （6） 適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象 ^ （7） 研究對象：整個回路. （8） 使用楞次定律的步驟： ①明確（引起感應(yīng)電流的）原磁場的方向 .（B。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 . _ ..一 ’ 一、. ③ 根據(jù)岳次7E律（增反減同）確7E感應(yīng)電流的磁場方向.（B的方向） -3 - 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) ④ 利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向 . 2、右

8、手定則. (1)內(nèi)容：伸開右手，讓拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線 垂直(或傾斜)從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向，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)動方向間的關(guān)系。 (3)適用范圍：導(dǎo)體切割磁感線。 (4)研究對象：回路中的一部分導(dǎo)體。 (5)右手定則與楞次定律的聯(lián)系和區(qū)別 ^ ① 聯(lián)系：右手定則可以看作是楞次定律在導(dǎo)體運(yùn)動情況下的特殊運(yùn)用， 用右手定則和楞次 定律判斷感應(yīng)電流的方向，結(jié)果是一致的。 ②區(qū)別：右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況 (產(chǎn)生的是“動生電流”)，不適合導(dǎo)體 不運(yùn)動

9、，磁場或者面積變化的情況，即當(dāng)產(chǎn)生“感生電流時，不能用右手定則進(jìn) 行判斷感應(yīng)電流的方向。也就是說，楞次定律的適用范圍更廣，但是在導(dǎo)體切割 磁感線的情況下用右手定則更容易判斷 。 3、“三定則” 比較項目 右手定則 左手定則 安培定則 基本現(xiàn)象 部分導(dǎo)體切割磁感線 磁場對運(yùn)動電荷、 電流的作用力 運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場 作用 判斷磁場B、速度V、 感應(yīng)電流I方向關(guān)系 判斷磁場B、電流卜磁場力F 力向 電流與其產(chǎn)生的磁場間的 力向關(guān)系 "(因) ? （因B - X /田、 J i （果） ? IX X 圖例 （果）G b「

10、 ，F(xiàn) (果) - X （因1 因果關(guān)系 因動而電 因電而動 電流一磁場 應(yīng)用實例 發(fā)電機(jī) 電動機(jī) 電磁鐵 【小技巧】：左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，把兩個定則簡單地總結(jié)為“通 電受力用左手，運(yùn)動生電用右手”?！傲Α钡淖詈笠还P“廠’方向向左，用左手； “電”的最后 筆方向向右，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)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。 -4 - 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) = &①、 A t趨于零時，E = n 求 . ：t X 能直接

11、應(yīng)用公式 E=BLv。 X X X X X （2）公式：E=——（單匝線圈） 或 E=n——（n匝線圈）. △t .：t 對表達(dá)式的理解： ①E =—— 。若線圈有n匝，且穿過每匝線圈的磁通量變化率相同，則相當(dāng)于 n個相同 .,:t 的電動勢 ——串聯(lián)，所以整個線圈中電動勢為 E = n—— （本式是確定感應(yīng)電動勢的 工 t .：t 普遍規(guī)律，適用于所有電路，此時電路不一定閉合） ^ ② 在E=n——中（這里的A①取絕對值，所以此公式只計算感應(yīng)電動勢 E的大小，E的 .?:t 方向根據(jù)楞次定律或右手定則判斷） ，E的大小是由匝數(shù)及磁通量的變化率（即磁通量 變化的快

12、慢）決定的，與①或A①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Av的關(guān)系）。 ③ 當(dāng)At較長時，E =n——求出的是平均感應(yīng)電動勢；當(dāng) ：t 出的是瞬時感應(yīng)電動勢。 2、E=BLv的推導(dǎo)過程 . ~5r 如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體 ab處于勻強(qiáng) W 磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是 B , ab以速度v勻速切 《云 割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 ？ f x 推導(dǎo)：回路在時間t內(nèi)增大的面積為：AS=L（vAt） . _X 穿過回路的磁通量的變化為： A①=B AS= BLv At . 力 BLv 二t 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： E =—— =BLv-t = BLv △t

13、"：t （v是相對于磁場的速度）. 若導(dǎo)體 斜切磁感線（即導(dǎo)線運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感 強(qiáng)度方向有夾角），如圖所示，則感應(yīng)電動勢為 E=BLvsin 0 （斜切情況也可理解成將 B分解成平行于v和垂直于v兩個分量） 3、E=BLv的四個特性 . （1）相互垂直性 公式E=BLv是在一定得條件下得出的，除了磁場是 勻強(qiáng)磁場 外，還需要B、L、v三者相 互垂直，實際問題中當(dāng)它們不相互垂直時，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計算 。 若B、L、v三個物理量中有其中的兩個物理量方向相互平行，感應(yīng)電動勢為零 。 （2） L的有效性 （有效長度：直導(dǎo)線（或彎曲導(dǎo)線）在垂直速度方向上的投影長度。

14、 ） 公式E=BLv是磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的方向與直導(dǎo)線 L及運(yùn)動方向v兩兩垂直的情形下， 導(dǎo)體棒 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。 L是直導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)在 v、B所決定平面的垂線方 向上的長度。實際上這個性質(zhì)是“相互垂直線”的一個延伸，在此是分解 L,事實上，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 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) E = BL(vsin ) 或 E=Bv( Lsin 0) E = B 2R v (3)瞬時對應(yīng)性. 對于E=BLv,若v為瞬時速度，則 E為瞬時感應(yīng)電動勢； 若v是平均速度，則 E為平均感應(yīng)電動勢。 (4

15、) v的相對性. 公式E=BLv中的v指導(dǎo)體相對磁場的速度，并不是對地的速度。只有在磁場靜止，導(dǎo) 體棒運(yùn)動的情況下，導(dǎo)體相對磁場的速度才跟導(dǎo)體相對地的速度相等。 4、公式E=n 和E=BLvsin 0的區(qū)別和聯(lián)系. △t (1)兩公式比較 E = n At E=BLvsin 0 研究 對象 整個閉合電路 回路中做切割磁感線運(yùn)動的 那部 分導(dǎo)體 區(qū) 適用 范圍 各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象 只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的 情況 別 計算 結(jié)果 一般情況下，求得的是 At內(nèi)的 平均感應(yīng)電動勢 一般情況下，求得的是某一時刻 的瞬時感應(yīng)電動勢 適用 情形

16、 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=Blvsin 8是由E =n ——在一定條件下推導(dǎo)出來的， 該公式可看作 △t 法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論或者特殊應(yīng)用 。 (2)兩個公式的選用 ① 求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題時，兩個公式都可以用。 ② 求解某一過程(或某一段時間)內(nèi)的感應(yīng)電動勢、平均電流、通過導(dǎo)體橫截面的電荷 量(q = I At)等問題，應(yīng)選用 E = n . -t ③求解某一位置(或某一時刻)的感應(yīng)電動勢，計算瞬時電流、電功率及某段時間內(nèi)的電 功、

17、電熱等問題，應(yīng)選用 E=BLvsin 0。 5、感應(yīng)電動勢的兩種求解方法 ^ (1)用公式E=n=求解： E =nT是普遍適用的公式，當(dāng) A①僅由磁場的變化引起 」t ：t B 時，該式可表本為 E =n—S；右磁感應(yīng)強(qiáng)度 B不變，A①僅由回路在垂直于磁場方向 ??: t S . 上得面積S的變化引起時，則可表不為公式 E=n——B,注意此時S并非線圈的面積, △t 而是線圈內(nèi)部磁場的面積 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) （2）用公式 E=BLvsinO求解： ① 若導(dǎo)體平動垂直切割磁感線，則 E=BLv,此時只適用于 B、L、v三者相互垂直的情況。 ②

18、 若導(dǎo)體平動但不垂直切割磁感線， E=BLvsin。（此點(diǎn)參考P 4 " E=BLv的推導(dǎo)過程”）。 6、反電動勢. 電源通電后，電流從導(dǎo)體棒的a端流向b端，用左手定 則可判斷ab棒受到的安培力水平向右， 則ab棒由靜止向右 加速運(yùn)動。 而ab棒向右運(yùn)動后，會切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電 動勢（判得感應(yīng)電流由 a到b,所以感應(yīng)電動勢 b端為負(fù)極 a端為正極，如圖示），此感應(yīng)電動勢阻礙電路中原來的電 流，即感應(yīng)電動勢的方向跟外加電壓（原來電源電壓）的方 向相反，這個感應(yīng)電動勢稱為“反電動勢” 。 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)體棒在磁場中切

19、割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 ^ ①銅盤可看作由無數(shù)根長度等于銅盤半徑的導(dǎo)體棒組成，導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動過程中要切割磁感線。 1 2 ②大小：E=—BL6 （其中L為棒的長度，-為角速度） 2 對此公式的推導(dǎo)有兩種理解方式: E=BLv E = n △t 棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度為棒上中點(diǎn) _ 1 , 的速度：v = r中心=—L心。利用E=BLv 2 知，棒上的感應(yīng)電動勢大小為： - 1 1 2 E = BL v = BL -LO = 一 BL 1 2 2 如果經(jīng)過時間 At ,則磁通量的變化量為： J. JL 電… 0』t 2 1 2 大 A6 = B MS

20、= B 1 皿L = - BL 切 A 2n 2 棒上得感應(yīng)電動勢大小為 1 _ 2 △① 2BL2*M 1 2 E - - 2 - BL 8 At At 2 1 . 建議選用E=BLv配合平均速度v = r中0 = 一 L 0來推導(dǎo)，此種推導(dǎo)萬式萬便于理解和記憶。 2 ③ 方向：在內(nèi)電路中，感應(yīng)電動勢的方向是由電源的負(fù)極指向電源的正極 ，跟內(nèi)電路的電流 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) 方向一致。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路就是電源 ，用右手定則或楞次定律所判斷 出的感應(yīng)電動勢的方向，就是電源 內(nèi)部的電流方向，所以此電流方向就是感應(yīng)電動 勢的方向。判斷

21、出感應(yīng)電動勢方向后，進(jìn)而可判斷電路中各點(diǎn)電勢的高低。 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)問題的基本步驟和方法： ① 明確哪部分導(dǎo)體（或電路）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體（或電路）就是電源，其他部分是外電路 ② 用法拉第電磁感應(yīng)定律 確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律 確定感應(yīng)電動勢的方向。 ③ 畫出等效電路圖。分清內(nèi)外電路，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18◎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弧所對圓 心角為60。將圓環(huán)垂直于磁感線方向

22、固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直 于紙面向里。一根每米電阻為1.25◎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)緊密接觸（忽略接觸處電阻） ，當(dāng)它通過環(huán)上 AB位置 時，求: （1）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向. （2）此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率. xF X X X X X X X X X X X X C X X X 解：（1）設(shè)直導(dǎo)線AB段的長度為 l ,直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E -10 - 根據(jù)幾何關(guān)系知 l = —

23、 = 0 .40 m 2 則直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E = B l v= 0.5父0.4 m 3V = 0.6V 運(yùn)用右手定則可判定，直導(dǎo)線 AB段中感應(yīng)電流的方向由 A向B, B端電勢高于A端。 60 （2）此時圓環(huán)上劣弧 AB的電阻為 Rab = 黑18。=3夏 360 _ 360 - 60 一， 優(yōu)弧ACB的電阻為 Racb = …n 父18C =15。 360 則Rab與Racb并聯(lián)后的總電阻為 _ Rab Racb 并 一 Rab . Racb 3 15 AB段直導(dǎo)線電阻為電源，內(nèi)電阻為 r =1.25X0.40 Q=0.50Q 則此時圓

24、環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率為 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) 2 E 2 0.6 2 P執(zhí)=I 2R并=( )2 R并=( )2 2.5W = 0.10W R 并 +r 2.5+ 0.5 3、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換 一一【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， 磁場能可以轉(zhuǎn)化為電能 。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將 全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能(產(chǎn)生的熱量) 。 ② 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中， 通過克服安培力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。 克服 安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能。 若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能也將全部轉(zhuǎn) 化為電阻的內(nèi)能(產(chǎn)生的熱量)

25、。 ☆☆☆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，若由于磁場變化或?qū)w做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和 感應(yīng)電流是恒定的，則 可通過電路知識求解。 (2)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功。 (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)常涉及求解耳熱的問題。 尤其是變化的安培力，不能直 接由Q=I 2Rt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

26、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，不涉及電流的產(chǎn)生過 程，計算簡便。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)， 解題簡捷、方便。 六、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用 1、自感現(xiàn)象. (1)自感現(xiàn)象與自感電動勢的 定義： 當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙導(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)電動勢，叫做自感電動勢。 (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，電流產(chǎn)生的磁場也隨之發(fā)生變化。由法拉第電磁 感應(yīng)定律可知，線圈自

27、身會產(chǎn)生阻礙自身電流變化的自感電動勢。 (3)自感電動勢的兩個特點(diǎn)： ① 特點(diǎn)一：自感電動勢的作用. 自感電動勢阻礙自身電流的變化，但是不能阻止，且自感電動勢阻礙自身電流變化 的結(jié)果，會對其他電路元件的電流產(chǎn)生影響。 ②特點(diǎn)二：自感電動勢的大小. 跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)，還跟線圈本身的特性有關(guān)，可用公式 E=L7表示，其中L為自感系數(shù)。 -t -12 - 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) （4）自感現(xiàn)象的 三個狀態(tài) 一一理想線圈（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) 一一通過線圈的 電

28、流無變化。 ③線圈斷電瞬間狀態(tài) 一一通過線圈的電流由有變無。 （5）自感現(xiàn)象的三個要點(diǎn)： ① 要點(diǎn)一：自感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原因。 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（如通 電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相反 ；當(dāng)自感電流時由原電流的減少引起 時（如 斷電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相同 。 ③ 要點(diǎn)三：對自感系數(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（出）。自 感系數(shù)L的大小是由線圈本身的特性決定的：

29、線圈越粗、越長、匝數(shù)越密，它的自感 系數(shù)就越大。止匕外，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較 電路 現(xiàn)象 自感電動勢的作用 斷電自感 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 斷開開關(guān)的瞬 間，燈泡Li逐 漸變暗，有時燈 泡會閃亮一下， 然后逐漸變暗。 阻礙電流的減小 （7）斷電自感中的“閃”與“不閃”問題辨析 ： 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 如圖所示，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時，線圈 L和燈L 并聯(lián)，其電流分別為

30、Ii和L方向都是從右到左。  廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) ② 在斷開開關(guān)K瞬間，燈L中原來的從右到左的電流 Ii立即消失，而R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)值相同，都是 為方向還是從右到左，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 維持了一瞬間后開始逐漸減小，由于線圈和燈構(gòu)成閉合回路，所以在這段時間內(nèi)燈 L中有自左 向右的電流通過。 ③ 如果原來l2>Ii ,則在燈L熄滅之前要閃亮一下；如果原來 l2

31、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 ,則I2WI1 ;如果R VR，則l2>Ii . 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、把握三個知識點(diǎn)速解自感問題 ^ （1）自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。 當(dāng)原來電流增大時，自感電動勢與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時，自感電 動勢的方向與原來電流方向相同。 （2） “阻礙”不是“阻止”。 “阻礙”電流變化實質(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)

32、于定值電阻，如果線 圈沒有電阻，則自感線圈相當(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)造如圖所示，主要由燈光、鎮(zhèn)流器、啟動器（也稱“起輝器” ）等組成。 （2）日光燈的啟動一一啟動器起到一個開關(guān)作用 . 當(dāng)開關(guān)閉合時，電源把電壓加在啟動器的兩極之間， 使就氣放點(diǎn)而發(fā)生輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使 U形動觸片 膨脹伸長（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；電路接通后啟動器中 的窟氣停止放電（原因是速氣放電是由于速管兩端加有 高電壓，而電路接通之后整個啟動器的電阻非常小，根 據(jù)分壓原理可知，

33、接在速管兩端的電壓很小，不足夠激 發(fā)就管放電），U形動觸片冷卻收縮， 兩個觸片分離，電 路自動斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減少，會產(chǎn)生很高 的自感電動勢，方向與原來電壓方向相同，形成瞬時高 壓加在燈管兩端，使燈管中的氣體（僦和微量水銀蒸氣） 開始發(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 啟動時提供瞬時高壓： 日光燈啟動電壓在 500V （與功率有關(guān)）以上。 ②正常工作時降壓限流 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，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流增大，自感電動勢與原電壓反向；當(dāng)交流 電減小時，鎮(zhèn)流器

34、上的自感電動勢阻礙原電流的減小， 自感電動勢與原電壓同向。 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) 可見鎮(zhèn)流器的自感電動勢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，所以實際上日光燈正常工作時加在燈管兩端的電壓會受到 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)象及其應(yīng)用. 渦流現(xiàn)象： 定義 在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象 ^ 特點(diǎn) 電流在金屬塊內(nèi)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

35、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、渦流金屬探測器、安檢門等 ^ 防止 電動機(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)體的外坦長越殳」交變磁場的 颯里越亙渦流就越左了 ▲▲▲▲▲電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題▲▲▲▲▲ 電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流， 在磁場中將受到安培力的作用， 從而影響其運(yùn)動狀態(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

36、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 一一先電后力。 1、先作“源”的分析 一一分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)行“路”的分析 一一畫出必要的電路圖（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)部分的電流大小，以便安培力的求解。 3、然后是“力”的分析 一一畫出必要的受力分析圖， 分析力學(xué)所研究對象 （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)行“運(yùn)動”狀態(tài)分析 一一根據(jù)力和運(yùn)動的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動模型。 5、最后運(yùn)用物理規(guī)律列方程并求解 一一注意加速

37、度……a=。時,一速度…”達(dá)到最太值的特點(diǎn)…。 導(dǎo)體受力運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢一感應(yīng)電流一通電導(dǎo)體受安培力一合外力變化一加速度變 化一速度變化一周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(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公式： 1、關(guān)鍵是明確兩大類對象（電學(xué)對象，力學(xué)對象）及其互相制約的關(guān)系 ^ 電學(xué)對象：內(nèi)電路：（電源E = n善或E= nBtS , E =0^- S） E = Blu、 E = 2Bl2^ 全電路：E=I （R+r） -15 - 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) 2, 2 B l

38、v0 R 所以，當(dāng)F>0即 e X x x Jx x g 力學(xué)對象：受力分析：是否要考慮 F安=BIL 運(yùn)動分析：研究對象做什么運(yùn)動 E △ 2、可推出電量計算式 q = I At = —At = n R R 【例1】如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為 l=0.2m,在導(dǎo)軌的一 端接有阻值為 R=0.5◎的電阻，在x>0處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感強(qiáng)度 B=0.5T。- 質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上，并以 vo=2m/s的初速度進(jìn)人磁場，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，加速度大小為

39、 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，求開始時 F的方向與初速度 vo取值的關(guān)系。 【解析】：(1)感應(yīng)電動勢 E= Blv,則感應(yīng)電流 I = 2 Vo I=0 時，v=0 ,此時，S=—=1 ( m) 2a 則電流為零時金屬桿距離 x軸原點(diǎn)1m遠(yuǎn)的右端。 (2)初始時刻，金屬直桿切割磁感線速度最大， 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流最大： I = Blv 0 m - R B 2l 2vn 開始時，有 5安=BI ml = m R

40、 F +F安=ma = F=ma - 5安=m a — m aR vv —2—亍=10 m/s時，F(xiàn)的方向與x軸正方向相反; B 2l 2 【例2】如圖，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為 L=1m,導(dǎo)軌左端連 接一個R=2Q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，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B=2T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于 導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力 F ,使棒從靜止開始向右運(yùn)動。 (1)若施加的水平外力恒為 F=8N,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度 vi是多少？ (2)若

41、施加的水平外力的功率恒為 P=18W,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度 v2是多少？ (3)若施加的水平外力的功率恒為 P=18W,則金屬棒從開始運(yùn)動到速度 v3=2m/s的過程中電 阻R產(chǎn)生的熱量為8.6 J,則該過程所需的時間是多少？ 解：(1)由 E=BLv、 I = E 和 F=BIL 得 F =」 R /c、4 B2L2v . PR (2)由 F = 和 P=Fv，得 v2 = R BL 當(dāng)F=8N時，代入數(shù)據(jù)解得 v〔=4m/s . -17 - 廣東德慶莫中 選修3-2第一章知識點(diǎn)總結(jié) 代入數(shù)據(jù)后解得V2=3m/ s 1 2 1 2 1 mv2 Q 0.2 22 8.6 (3)根據(jù)能量守恒，有Pt =1mv； + Q ,得t = 2 = 2 s = 0.5s 2 P 18 -18 -