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    發布于:2022-04-07 22:26:14

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    高二物理上冊第三章知識點介紹了電磁感應現象。電磁感應(Electromagnetic induction)又稱磁電感應現象,是指閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動,導體中就會產生電流的現象。

    高二物理上冊第三章知識點:電磁感應現象

    一、電磁感應現象:

    1、只要穿過閉合回路中的磁通量發生變化,閉合回路中就會產生感應電流,如果電路不閉合只會產生感應電動勢。

    這種利用磁場產生電流的現象叫電磁感應,是1831年法拉第發現的。

    回路中產生感應電動勢和感應電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化,因此研究磁通量的變化是關鍵,由磁通量的廣義公式中 ( 是B與S的夾角)看,磁通量的變化 可由面積的變化 引起;可由磁感應強度B的變化 引起;可由B與S的夾角 的變化 引起;也可由B、S、 中的兩個量的變化,或三個量的同時變化引起。

    下列各圖中,回路中的磁通量是怎么的變化,我們把回路中磁場方向定為磁通量方向(只是為了敘述方便),則各圖中磁通量在原方向是增強還是減弱。

    (1)圖:由彈簧或導線組成回路,在勻強磁場B中,先把它撐開,而后放手,到恢復原狀的過程中。

    (2)圖:裸銅線 在裸金屬導軌上向右勻速運動過程中。

    (3)圖:條形磁鐵插入線圈的過程中。

    (4)圖:閉合線框遠離與它在同一平面內通電直導線的過程中。

    (5)圖:同一平面內的兩個金屬環A、B,B中通入電流,電流強度I在逐漸減小的過程中。

    (6)圖:同一平面內的A、B回路,在接通K的瞬時。

    (7)圖:同一鐵芯上兩個線圈,在滑動變阻器的滑鍵P向右滑動過程中。

    (8)圖:水平放置的條形磁鐵旁有一閉合的水平放置線框從上向下落的過程中。

    2、閉合回路中的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動時,可以產生感應電動勢,感應電流,這是初中學過的,其本質也是閉合回路中磁通量發生變化。

    3、產生感應電動勢、感應電流的條件:導體在磁場里做切割磁感線運動時,導體內就產生感應電動勢;穿過線圈的磁量發生變化時,線圈里就產生感應電動勢。如果導體是閉合電路的一部分,或者線圈是閉合的,就產生感應電流。從本質上講,上述兩種說法是一致的,所以產生感應電流的條件可歸結為:穿過閉合電路的磁通量發生變化。

    二、楞次定律:

    1、1834年德國物理學家楞次通過實驗總結出:感應電流的方向總是要使感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

    即磁通量變化 感應電流 感應電流磁場 磁通量變化。

    2、當閉合電路中的磁通量發生變化引起感應電流時,用楞次定律判斷感應電流的方向。

    楞次定律的內容:感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流為磁通量變化。

    楞次定律是判斷感應電動勢方向的定律,但它是通過感應電流方向來表述的。按照這個定律,感應電流只能采取這樣一個方向,在這個方向下的感應電流所產生的磁場一定是阻礙引起這個感應電流的那個變化的磁通量的變化。我們把“引起感應電流的那個變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡單表達為:感應電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指:當原磁通增加時,感應電流的磁場(或磁通)與原磁通方向相反,阻礙它的增加;當原磁通減少時,感應電流的磁場與原磁通方向相同,阻礙它的減少。從這里可以看出,正確理解感應電流的磁場和原磁通的關系是理解楞次定律的關鍵。要注意理解“阻礙”和“變化”這四個字,不能把“阻礙”理解為“阻止”,原磁通如果增加,感應電流的磁場只能阻礙它的增加,而不能阻止它的增加,而原磁通還是要增加的。更不能感應電流的“磁場”阻礙“原磁通”,尤其不能把阻礙理解為感應電流的磁場和原磁道方向相反。正確的理解應該是:通過感應電流的磁場方向和原磁通的方向的相同或相反,來達到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。楞次定律所反映提這樣一個物理過程:原磁通變化時( 原變),產生感應電流(I感),這是屬于電磁感應的條件問題;感應電流一經產生就在其周圍空間激發磁場( 感),這就是電流的磁效應問題;而且I感的方向就決定了 感的方向(用安培右手螺旋定則判定); 感阻礙 原的變化--這正是楞次定律所解決的問題。這樣一個復雜的過程,可以用圖表理順如下:

    楞次定律也可以理解為:感應電流的效果總是要反抗(或阻礙)產生感應電流的原因,即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙,閉合電路就會努力實現這種過程:

    (1)阻礙原磁通的變化(原始表速);

    (2)阻礙相對運動,可理解為“來拒去留”,具體表現為:若產生感應電流的回路或其某些部分可以自由運動,則它會以它的運動來阻礙穿過路的磁通的變化;若引起原磁通變化為磁體與產生感應電流的可動回路發生相對運動,而回路的面積又不可變,則回路得以它的運動來阻礙磁體與回路的相對運動,而回路將發生與磁體同方向的運動;

    (3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢;

    (4)阻礙原電流的變化(自感現象)。

    利用上述規律分析問題可獨辟蹊徑,達到快速準確的效果。如圖1所示,在O點懸掛一輕質導線環,拿一條形磁鐵沿導線環的軸線方向突然向環內插入,判斷在插入過程中導環如何運動。若按常規方法,應先由楞次定律 判斷出環內感應電流的方向,再由安培定則確定環形電流對應的磁極,由磁極的相互作用確定導線環的運動方向。若直接從感應電流的效果來分析:條形磁鐵向環內插入過程中,環內磁通量增加,環內感應電流的效果將阻礙磁通量的增加,由磁通量減小的方向運動。因此環將向右擺動。顯然,用第二種方法判斷更簡捷。

    應用楞次定律判斷感應電流方向的具體步驟:

    (1)查明原磁場的方向及磁通量的變化情況;

    (2)根據楞次定律中的“阻礙”確定感應電流產生的磁場方向;

    (3)由感應電流產生的磁場方向用安培表判斷出感應電流的方向。

    3、當閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動時,用右手定則可判定感應電流的方向。

    運動切割產生感應電流是磁通量發生變化引起感應電流的特例,所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是不少情況下,不如用右手定則判定的方便簡單。反過來,用楞次定律能判定的,并不是用右手定則都能判定出來。如圖2所示,閉合圖形導線中的磁場逐漸增強,因為看不到切割,用右手定則就難以判定感應電流的方向,而用楞次定律就很容易判定。

    要注意左手定則與右手定則應用的區別,兩個定則的應用可簡單總結為:“因電而動”用右手,“因動而電”用右手,因果關系不可混淆。

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