人教版选修3-2-第十一章：电磁感应——简明实用笔记(知识要点)

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实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）本章高考命题集中在以下四个方面：1、产生感应电流的条件，运用楞次定律和右手定则判定E感和I感的方向；2、运用和E=BLv分析和计算感应电动势的大小以及通电和断电过程中自感现象的分析；（法拉第电磁感应定律）（自感现象、互感现象、涡流、电磁驱动、电磁阻尼）3、电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识相联系的综合题的分析与计算;4、电磁感应图象问题.奥斯特——电流磁效应（电生磁）法拉第——电磁感应（磁生电）一、磁通量（1）定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通.（2）公式：Φ=BS(条件B⊥S)　　　　　　S//B时,Φ=0如果B与S的夹角为α，则Φ=BSsinα.（S与B不垂直，则S应为与B垂直方向的面积——有效面积）（3）单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符合是Wb.1wb=1T·m2（4）意义：磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。（好理解）（5）标量：但有方向，存在多个磁场Φ要看合磁通（代数和）说明：对某一面积的磁通量，一定要指明“是哪一个面积的、方向如何”磁通量是标量,但有正负之分.若规定从某一方向穿过平面的磁通量为正,则反向穿过的磁通量为负,求合磁通量时应注意相反方向抵消后所剩余的净磁通量.（闭合曲面Φ＝0）abcacbMNSbc（6）磁通量的变化（注意方向）(1)磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1(2)几种常见引起磁通变化的情形①投影面积不变,磁感应强度变化,即ΔΦ=ΔBS②磁感应强度不变,投影面积发生变化,即ΔΦ=BΔS,其中投影面积的变化又有两种形式:8

1实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）a.处在磁场中的闭合回路面积发生变化.b.闭合回路面积不变,但与磁场方向的夹角发生变化,从而引起投影面积变化.③磁感应强度和投影面积均发生变化,但此时不能简单地认为,而采用公式④角度发生变化（7）磁通密度:从Φ=BS可以得出B=Φ/S，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此常把磁感应强度叫做磁通密度。即磁感应强度，是矢量．（8）磁通量变化率①意义：描述磁场中穿过某个平面磁通量变化快慢②ΔΦ/Δt③单匝线圈产生感应电动势大小④图像：斜率表示二、电磁感应现象课本实验：总结：产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化（不是有磁通量），闭合回路中就有感应电流产生注：①无论回路是否闭合，只要穿过平面的磁通量变化就会产生电动势②产生感应电流、感应电动势的现象都叫电磁感应现象③产生感应电动势的那部分相当于电源（谁切割、谁的磁通量变化谁相当于电源）8

2实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）三、楞次定律实验：1、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁场的变化.2、对“阻碍”意义的理解：增反减同，来拒去留（阻碍相对运动、阻碍磁通量变化）（1）阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止，而是“延缓”（2）阻碍不一定是相反．当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场相同，以阻碍其减小；当原磁通增加时www.ks5u.com，感应电流的磁场与原磁场相反，以阻碍其增加．（3）楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现3、应用楞www.ks5u.com次定律的步骤⑴确定引起感应电流的原磁通量的方向⑵原磁www.ks5u.com通量是增加还是减小⑶确定感应电流的磁场方向（增反减同）⑷利用安培定则确定感应电流的方向4、右手定则：用来直接判断导体切割磁感线产生的感应电流的方向.内容：伸开右手使拇指与其余四个手指垂直并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向这时四指所指的方向就是感应电流的方向四、法拉第电磁感应定律感1、内容：(1)电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比2、公式：，www.ks5u.comN为线圈匝数（国际制单位Ｋ＝1）注：区别磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率.①是磁通量的平均变化率，表示磁通量的变化快慢。Ｅ是时间内的平均感应电动势。②是过程量，表示回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增量8

3实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）③是状态量，表示某一时刻（某一位置）时回路的磁感线条数④、、的大小没有直接关系，、不能决定Ｅ的大小，才能决定Ｅ的大小很大不一定很大，很大可能为零3、电势高低的判断方法：对应感应电流的方向（分电源内部、外部）4、具体表达式：　　＝　　动生电动势　　　　　　　　　＝　　　感生电动势　　图像；表达式Ｑ＝5、几个特例：a.导体平动切割磁感线时：感应电动势Ｅ＝Blv（L、v与B两两垂直）①直导线与v、B不两两垂直，则应取L、v与B互相垂直的分量（对矢量进行分解）。Ｅ＝ＢＬＶsinθ(V与Ｂ成θ角)②导线是曲折的，则L应是导线的有效切割长度，即是导线两端点在v、B所决定的平　　　　　　　　　　　　　　面的垂线上的投影间的长度。③Ｅ＝Blv　　若v为一段时间内的平均值，则Ｅ为该段时间内的平均值；若v为瞬时速度，则Ｅ为该时刻的瞬时值。b．导体转动切割磁感线：①导体的一端Ｏ为圆心转动切割：感应电动势E＝BL2ω（L为导体的长度，ω为导体转动的角速度）　②若轴Ｏ不在棒上，如图Ｅ＝ＢＬＶ棒中＝ＢＬω（Ｌ1+）③若绕中点转Ｅ＝0；　④若偏心转Ｅ＝Bω（L12－Ｌ22）　（L1>Ｌ2）⑤平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴，匀速转动　　Em=NBωS　　　　（与轴的位置和线圈的形状无关）8

4实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）中性面位置（B⊥S）Ｅ＝0，　　　　与中性面垂直的位置（B∥S）Em=NBωS五、互感现象①概念:两个相互靠近的线圈（没有相连）当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感。这种感应电动势叫互感电动势②原因：线圈中电流变化，引起另一线圈磁通量变化③作用：阻碍线圈中原来电流的变化线圈中电流增大，另一线圈中的互感电动势阻碍它增大线圈中电流减小，另一线圈中的互感电动势阻碍它减小④应用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。例如：变压器、收音机防止：可发生于任何两个相互靠近的电路之间——不好的要加以避免六、自感1．自感现象：由于通过导体的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫做自感现象。2．原因：线圈本身电流的变化，引起的磁通量变化3．自感电动势：自感现象中产生的电动势叫做自感电动势。自感电动势大小：和电流的变化率(△I/△t)及自感系数L成正比。Ｅ＝自感系数：决定因素——由导体本身的特性决定，线圈大小、形状、长短、粗细，单位长度上的匝数，截面积，线圈中是否加入铁芯　单位——亨利　Ｈ　　mHμH1H=103mH=106μH4．通电自感：通电时电流增大，阻碍电流增大，自感电动势和原来电流方向相反。5．断电自感：断电时电流减小，阻碍电流减小，自感电动势与原来电流方向相同。注：自感线圈的特点可以总结为这样几句话：闭合时，象电阻；稳定时，象导线；断开时，象电源。【例题】如图所示，A、B为两个同样规格的灯泡，自感线圈的电阻RL=R，下　　面关于自感现象的说法哪些是正确的（ＢＣ）A．开关接通瞬间，A、B两灯一样亮SLR0RA1A2B．开关接通瞬间，B灯立即正常发光，A灯逐渐亮起来C．开关断开时，A灯和B灯都要过一会儿才熄灭D．开关断开时，B灯比A灯先熄灭6．磁场中的能量开关闭合时，线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时线圈的作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能8

5实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）七、涡流①定义：导体可以看成是由许多闭合导体框组成的，当存在变化的磁场时，会在导体中感应出旋涡状的感应电流叫涡电流，简称涡流②涡流的利用利用涡流的热效应——加热真空冶炼炉、电磁炉涡流探测——探雷器、安检门③涡流的防止（危害）：导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量这样的话会造成很多的能源浪费，还可能烧坏电器！　　　（例如在电动机和变压器里面）预防：增大铁芯材料的电阻率，如使用硅钢材料。用互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯八、电磁阻尼、电磁驱动1、电磁阻尼：当导体在磁场中运动时感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动这种现象称为电磁阻尼2、电磁驱动：如果磁场相对导体转动在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来这种作用称为电磁驱动8

6实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）1、电磁感应中的力电综合问题F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是：2、法拉第电磁感应定律应用------图像问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势和感应电流I等随时间变化的图线，即B—t图线、φ—t图线、E—t图线和I—t图线。对于切割产生的感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势和感应电流I等随位移x变化的图线，即E—x图线和I—x图线等。这些图像问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。⑴、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系⑵、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映⑶、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达3、电磁感应中的电路问题（电磁感应中的能量问题）基本思路是:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路，注意区别内、外电路，区别路端电压、电动势。据闭合电路欧姆定律、串并联的性质，求出回路中电阻消耗的电功率表达式.(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程.提示：求一段时间内的电量用平均值求一段时间内的热量用有效值求瞬时功率用瞬时值求平均功率要用有效值8

7实用教案（第十　一章　电　磁　感　应　知识点）8