第二章电磁感应
一.楞次定律
1.内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要________引起感应电流的磁通量的变化.
2.楞次定律中的因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果。
3.楞次定律中“阻碍”的含义
①谁阻碍——感应电流产生的磁场;
②阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化;
③如何阻碍——当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;
④阻碍效果——阻碍并不是阻止,结果增加的还是增加,减少的还是减少。
4.右手定则
①伸开右手,使拇指与其余四个手指________,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使________指向导线运动的方向,这时________所指的方向就是感应电流的方向。
②适用范围:导体切割磁感线。
二.法拉第电磁感应定律
1.感应电动势
电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
2.法拉第电磁感应律:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的________成正比。
式中为线圈的匝数,为穿过线圈的磁通量的变化率。
三.导体切割磁感线
1.如图所示,单导体棒垂直于磁场运动,B、l、v两两垂直
产生的感应电动势大小为
2.如图所示,导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ
产生的感应电动势大小为
3.反电动势
①定义:电动机转动时,由于切割磁感线,线圈中产生的削弱电源电动势作用的感应电动势。
②作用:反电动势的作用是________线圈的转动。
四.涡流
1.定义:当线圈中的电流随时间变化时,线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,电流在导体中组成闭合回路,很像水中的旋涡,所以把它叫做涡电流,简称涡流。
2.产生涡流的两种情况
①块状金属放在变化的磁场中;
②块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动。
3.涡流中的能量转化
①金属块在变化的磁场中,磁场能转化为电能,最终转化为内能;
②金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能。
4.涡流的应用与防止
①应用:真空冶炼炉、探雷器、安检门等;
②防止:为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流,常用电阻率较大的硅钢做材料,而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯。
五.电磁阻尼
①现象:当导体在磁场中运动时,导体中产生的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。
②理解:电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动;电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动.安培力的作用效果均是阻碍导体与磁场的相对运动。
六.电磁驱动
①现象:若磁场相对导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到________的作用,________使导体运动起来,这种作用常常称为电磁驱动。
②理解:电磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能;电磁驱动中由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,部分电能转化为导体的机械能而对外做功。
六.互感现象
1.互感和互感电动势:两个相互靠近的线圈,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,这种感应电动势叫做互感电动势。
2.应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器就是利用互感现象制成的。
3.危害:互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间.在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作。
七.自感现象
1.自感现象:当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电动势。
2.自感电动势
式中是电流的变化率;L是自感系数,简称自感或电感.单位:亨利,符号:H。
3.自感系数与线圈的________、________、________,以及是否有________等因素有关。
4.自感现象中磁场的能量
①线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源把能量输送给磁场,储存在磁场中;
②线圈中电流减小时,磁场中的能量释放出来转化为电能。
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
①确定闭合回路中原磁场方向;
②确定闭合回路中原磁场磁通量的变化;
③根据楞次确定感应电流的磁场方向(增反减同);
④根据安培定则判定感应电流的方向。
【例题】
1.如图所示,两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()
A.同时增大减小
B.同时减小增大
C.同时以相同的变