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征服高中物理“电磁感应”的首选技能!

电磁感应现象

楞次定律

1.磁通量:

磁感应强度B与垂直磁场方向面积S的乘积。定义式:Φ=BS。

要点分析:

①S为有磁感线穿过的有效面积。

②磁通量为正、反两个方向穿入的磁感线的代数和。

2.产生感应电流的条件:

穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0。

(1)闭合电路中部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,本质是引起穿过闭合电路磁通量的变化。

(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,回路闭合,有感应电流,回路不闭合,只有感应电动势而无感应电流。

3.感应电流的方向判定:

(1)楞次定律:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

(2)右手定则:伸开右手,让拇指跟其余四指在同一平面内,并跟四指垂直,让磁感线垂直从掌心进入,拇指指向导体运动方向,四指所指的方向就是感应电流的方向。

要点分析:

①“阻碍”不是“相反”。例如:当线圈中磁通量减小时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。即“增反减同”。

②“阻碍”不是“阻止”。阻碍的作用只是使磁通量增大或减小变慢,并不能阻止这种变化,磁通量仍会增大或减小。

电磁感应探究实验的考查

1.电磁感应实验的标志:

连有电流计的螺线管(注意未通电),它们组成了一个闭合电路,如图。另一重要装置提供变化磁场,可是条形磁铁或电流能调节的通电螺线管。

2.考题通常的考查情况:

产生电磁感应现象的条件:条形磁体一极靠近或远离接有电流计的螺线管或插入大螺线管的通电小螺线管电流发生变化或是通、断电瞬间。

较复杂的考查是:已知通电螺线管的电流方向与变化情况,判断电流计指针的偏转情况。这个时候需要仔细判断原磁通量的方向原磁通量的变化,应用楞次定律判断阻碍这种变化的感应电流方向,再判断电流计指针的偏转情况。

楞次定律的应用

1.对产生感应电流的条件的理解:

(1)应用楞次定律判断感应电流方向要遵从以下三个步骤:

①明确引起感应电流的磁场方向和磁感线分布特点以及磁通量的变化

②根据楞次定律确定感应电流的磁场方向

③由安培定则根据感应电流的磁场方向确定感应电流的方向

(2) 熟悉磁通量发生变化的常见情况:

可能是磁场发生变化引起磁感应强度大小变化,或磁场与线框相对位置变化,空间中的磁场变化可能是由闭合电路有效面积变化,面积大小或线框与磁场的夹角变化

注意两个特别情况:

①如图所示,矩形线圈沿a →b →c在条形磁铁附近移动,试判断穿过线圈的磁通量如何变化?

穿过上边线圈的磁通量由方向向上减小到零,再变为方向向下增大。

②如图所示,环形导线a中有顺时针方向的电流,a环外有两个同心导线圈b、c,与环形导线a在同一平面内。

当a中的电流增大时,穿过线圈b、c的磁通量各如何变化?在相同时间内哪一个变化更大?

b、c线圈所围面积内的磁感线有向里的也有向外的,但向里的更多,所以总磁通量向里,a中的电流增大时,总磁通量也向里增大。由于穿过b线圈向外的磁感线比穿过c线圈的少,所以穿过b线圈的磁通量更大,变化也更大。注意此种情况下,外围面积越大,磁通量越小。

2.对楞次定律的理解:

楞次定律可广义地描述为:感应电流的效果总是反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”。

①从磁通量变化的角度看

感应电流的磁场总是阻碍同方向的减小和反方向的增大(“增反减同”)

②从相对运动的角度看

感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动(“来拒去留”)

③从面积变化的角度来看

面积收缩或扩张总是为了阻碍回路磁通量的变化(“增缩减扩”)

④从电流变化的角度看

感应电流的效果总是阻碍原电流的变化(自感现象)(“增反减同”)

楞次定律中的“阻碍”作用,正是能量守恒定律的反映,在克服这种“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能。

右手定则的应用及互感问题

利用右手定则判断闭合电路部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的方向。高考对于此点的考法,主要有两类:

1.与地磁场等非匀强磁场结合的生活实际应用问题

(1)注意分析清楚磁场的分布。

(2)注意将实际问题转化为物理模型:导体切割磁感线的运动。

如图甲中金属圆盘半径在做切割磁感线运动。

(3)导体切割磁感线运动,产生感应电动势。只有导体连接在闭合回路中,才有感应电流。切割磁感线运动的导体内部,电流从电势低处流向电势高处。

如图乙,匀强磁场中,MN、PQ是两根平行的金属导轨,ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒,它们同时以相同速度向右运动,穿过闭合回路的磁通量不变,回路中没有电流,电流表无读数,电压表无读数,金属棒切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则知φa>φb。

2.互感问题

存在两个互不相连并相互靠近的线圈,一个线圈中的电流变化,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。

解决此类题要明确两个问题:

①互感发生,即发生二次感应,必须要有一个变化的磁场,需要一个变化的电流。

②产生一个同样的二次感应效应,可以用不同的方式切割磁感线运动产生。

两种解决该类问题的方法:

(1)正向推理法

①研究第一次感应的闭合回路,根据楞次定律判断出感应电流的方向,根据导体的运动情况(加速、减速或匀速)判断感应电流大小的变化情况。

②研究第二次感应的闭合回路,根据楞次定律判断感应电流的方向,然后由左手定则判断导体的运动情况。

(2)逆向推理法

①首先依据二次感应产生的效应,判断二次感应电流的方向。

②然后依据螺线管中感应电流的方向,应用安培定则,判定二次感应电流产生的磁通量方向,明确它是阻碍第一个感应磁场变化的。

③依据楞次定律,得出第一个感应磁场的方向及相应的变化的可能情况,从而得到引起磁场变化的电流的方向与变化情况。

④最后,依据电流的方向,判断导体切割磁感线运动的方向与速度。

(文章来源于高考物理搜狐自媒体,如有不妥请联系我们。)

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