1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
以上表述是充分必要條件。不論什么情況,只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個(gè)條件,就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流;反之,只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流,那么電路一定是閉合的,穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化。
2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件是:穿過電路的磁通量發(fā)生變化。
這里不要求閉合。無論電路閉合與否,只要磁通量變化了,就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。這好比一個(gè)電源:不論外電路是否閉合,電動(dòng)勢(shì)總是存在的。但只有當(dāng)外電路閉合時(shí),電路中才會(huì)有電流。
3、關(guān)于磁通量變化
在勻強(qiáng)磁場中,磁通量
①S、α不變,B改變,這時(shí)
②B、α不變,S改變,這時(shí)
③B、S不變,α改變,這時(shí)
1、 內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,就是感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
在應(yīng)用楞次定律時(shí)一定要注意:“阻礙”不等于“反向”;“阻礙”不是“阻止”。
(1) 從“阻礙磁通量變化”的角度來看,無論什么原因,只要使穿過電路的磁通量發(fā)生了變化,就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。
(2)從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來看,楞次定律的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來解釋:既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生,就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于感應(yīng)電流是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的,所以只能是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,因此機(jī)械能減少。磁場力對(duì)物體做負(fù)功,是阻力,表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
(3) 從“阻礙自身電流變化”的角度來看,就是自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙自身電流的變化。
2、實(shí)質(zhì):能量的轉(zhuǎn)化與守恒
3、應(yīng)用:對(duì)阻礙的理解:
(1)順口溜“你增我反,你減我同”
(2)順口溜“你退我進(jìn),你進(jìn)我退”
即阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的意思。“你增我反”的意思是如果磁通量增加,則感應(yīng)電流的磁場方向與原來的磁場方向相反。“你減我同”的意思是如果磁通量減小,則感應(yīng)電流的磁場方向與原來的磁場方向相同。
(3)用以判斷感應(yīng)電流的方向,其步驟如下:
①確定穿過閉合電路的原磁場方向;
②確定穿過閉合電路的磁通量是如何變化的(增大還是減小);
③根據(jù)楞次定律,確定閉合回路中感應(yīng)電流的磁場方向;
④應(yīng)用安培定則,確定感應(yīng)電流的方向.
1、 定律內(nèi)容:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小決定于磁通量的變化率的大小,與穿過這一電路磁通量的變化率成正比。
(1)決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小因素:穿過這個(gè)閉合電路中的磁通量的變化快慢
(2)注意區(qū)分磁通量中,磁通量的變化量,磁通量的變化率的不同
2、 導(dǎo)體切割磁感線:ε=BLv.
應(yīng)用該式應(yīng)注意:
(1)只適于導(dǎo)體切割磁感線的情況,求即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(若v是平均速度則ε為平均值);
(2)B,L,v三者相互垂直;
(3)對(duì)公式ε=BLvsinθ中的θ應(yīng)理解如下:
① 當(dāng) B⊥L,v⊥L 時(shí),θ為B和v間夾角,如圖(a);
② 當(dāng) v⊥L,B⊥v 時(shí),θ為L和B間夾角;
③ 當(dāng) B⊥L,v⊥B 時(shí),θ為v和L間夾角。
上述①,②,③ 三條均反映L的有效切割長度。
3、 回路閉合
1、 自感現(xiàn)象是指由于導(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。
由于線圈(導(dǎo)體)本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。自感電動(dòng)勢(shì)總量阻礙線圈(導(dǎo)體)中原電流的變化。
2、 自感系數(shù)簡稱自感或電感, 它是反映線圈特性的物理量。線圈越長, 單位長度上的匝數(shù)越多, 截面積越大, 它的自感系數(shù)就越大。另外, 有鐵心的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵心時(shí)要大得多。自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種。
3、 自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化率成正比
L是線圈的自感系數(shù),是線圈自身性質(zhì),線圈越長,單位長度上的匝數(shù)越多,截面積越大,有鐵芯則線圈的自感系數(shù)L越大。單位是亨利(H)。
1、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算式:
注:若閉合電路是一個(gè)匝的線圈,線圈中的總電動(dòng)勢(shì)可看作是一個(gè)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的n倍。E是
2、幾種題型
①線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化:
②磁感強(qiáng)度不變,線圈面積均勻變化:
③B、S均不變,線圈繞過線圈平面內(nèi)的某一軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),計(jì)算式為:
3、 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算式
(1)公式:
(2)題型:
① 若導(dǎo)體變速切割磁感線,公式中的電動(dòng)勢(shì)是該時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
② 若導(dǎo)體不是垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng),v與B有一夾角,如圖b:
③ 若導(dǎo)體在磁場中繞著導(dǎo)體上的某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體上各點(diǎn)的線速度不同,不能用
從圖示位置開始計(jì)時(shí),經(jīng)過時(shí)間
單位時(shí)間內(nèi)切割的磁感線條數(shù)為:
即:
計(jì)算時(shí)各量單位:
④轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
A. 轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁感線平行。如圖d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向外,長L的金屬棒oa以o為軸在該平面內(nèi)以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求金屬棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在應(yīng)用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式時(shí),必須注意其中的速度v應(yīng)該指導(dǎo)線上各點(diǎn)的平均速度,在本題中應(yīng)該是金屬棒中點(diǎn)的速度,因此有
B. 線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁感線垂直。如圖,矩形線圈的長、寬分別為L1、L2,所圍面積為S,向右的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈繞圖e示的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈的ab、cd兩邊切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相加可得E=BSω。如果線圈由n匝導(dǎo)線繞制而成,則E=nBSω。從圖16-8示位置開始計(jì)時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e=nBSωcosωt 。該結(jié)論與線圈的形狀和轉(zhuǎn)動(dòng)軸的具體位置無關(guān)(但是軸必須與B垂直)。
實(shí)際上,這就是交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)公式。
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