高中物理电磁感应总结.docVIP

第八章电磁感应

一、电磁感应现象

1．产生感应电流的条件

穿过闭合电路的磁通量发生变化。

当闭合电路的一局部导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。

2．感应电动势产生的条件

穿过电路的磁通量发生变化。

无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。

由磁场变化引起的感应电动势叫做感生电动势，其本质是变化的磁场在空间激发出电场；由导体切割磁感线产生的感应电动势叫做动生电动势，其本质与导体内部的自由电荷随导体运动时在磁场中运动受到的洛伦兹力有关。

3．磁通量和磁通量变化

如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S，那么定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示，即Φ=BS。Φ是标量，但是有方向〔分进、出该面两种方向〕。单位为韦伯，符号为Wb。1Wb=1T?m2=1kg?m2/(A?s2)

可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。

在匀强磁场的磁感线垂直于平面的情况下，B=Φ/S，所以磁感应强度又叫磁通密度。

当匀强磁场的磁感应强度B与平面S的夹角为α时，磁通量Φ=BSsinα〔α是B与S的夹角〕。

磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1。磁通量是有方向的，当初、末状态磁通量方向相同时，计算磁通量变化时应将初、末状态磁通量的大小相减；当初、末状态的磁通量方向相反时，计算磁通量变化时应将初、末状态磁通量的大小相加。

abcSMN例1．如下图，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？如果线圈M

a

b

c

S

M

N

解：⑴矩形线框由上到下移动时，穿过线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变为方向向上增大。⑵M沿条形磁铁轴线向右移动，穿过线圈的磁通量先增大再减小，方向始终向左。

abc例2．如下图，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。穿过线圈b、

a

b

c

解：b、c线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的，但向里的更多，所以总磁通量都是向里的。由于穿过b、c线圈向里的磁通量相同而穿过b线圈向外的磁通量比穿过c线圈的少，所以穿过b线圈的总磁通量更大。

二、感应电流的方向

1．楞次定律

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通量的变化。

楞次定律的表述中关键有两个磁场：感应电流的磁场〔新产生的磁场〕和引起感应电流的磁场〔原来就有的磁场〕。前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。

注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。

楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：⑴确定原磁场方向；⑵判定原磁场如何变化〔增大还是减小〕；⑶确定感应电流的磁场方向〔增反减同〕；⑷根据安培定那么判定感应电流的方向。

如果感应电流是由相对运动引起的，那么感应电流引起的结果一定是“阻碍相对运动”的。楞次定律的这个结论与能量守恒定律是一致的：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的，该过程必然有机械能转化为电能，即机械能减少，磁场力对物体做负功，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。

如果磁通量变化是由自身电流变化引起的，那么它引起的结果一定是“阻碍自身电流变化”的，就是自感现象。

~220V自感现象的应用：日光灯。要求掌握日光灯电路图，了解其原理。镇流器的作用：①启动时由于启动器自动断路形成瞬时高压，和电源电压叠加后加在灯管两端，使灯管内的汞蒸气电离而导电；②正常工作时与灯管串联分压。

~220V

自感现象的防止：定值电阻的双线绕法。两个线圈的电流大小相同，方向相反，产生的磁场也必然等大反向，因此穿过线圈的总磁通量始终为零。

NSv0M练习1.如下图，闭合导体环固定。条形磁铁S

N

S

v0

M

解：从“阻碍磁通量变化”来看，当条形磁铁的中心恰好位于线圈M所在的水平面时，磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈，而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少，所以此时刻穿过线圈M的磁通量最大。因此全过程中原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流先顺时针后逆时针。

从“阻碍相对运动”来看，线圈对应该是先排斥〔靠近阶段〕后吸引〔远离阶段〕，把条形磁铁等效为螺线管，该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的，与前一种方法的结论相同。

adbcO1O2练习2.如下图，O1

ad

bc

O1

O2

A.将abcd向纸外平移B.将abcd向右平移

C.将abcd以ab为轴转动60°D.将abcd以cd为轴转动60°

解：A、C两种