2018高考備考物理重點(diǎn)知識(shí):電磁感應(yīng)
2018-02-05 11:51:11好學(xué)實(shí)驗(yàn)室
下面給大家梳理了高三物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn),大家可以按照這個(gè)方式梳理其他部分的知識(shí)點(diǎn)。
不要覺得高考復(fù)習(xí)時(shí)間緊張,那些知識(shí)點(diǎn)都寫在書上看看就可以了,不必浪費(fèi)時(shí)間去總結(jié)了,其實(shí)這并不是浪費(fèi)時(shí)間,而是重要的復(fù)習(xí)方法。
書上的知識(shí)點(diǎn)那是書上的,只有自己梳理過、總結(jié)過的才能在自己的大腦中有更深刻的印象,也更有利于掌握知識(shí)。
高中物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象
因磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象我們誠(chéng)摯為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。具體來(lái)說,閉合電路的一部分導(dǎo)體,做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電流,我們把這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),導(dǎo)體中所產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。
法拉第電磁感應(yīng)定律概念
基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,大家開始探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小到底怎么計(jì)算?法拉第對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)并得到了結(jié)論。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定,電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。公式:E= -n(dΦ)/(dt)。對(duì)動(dòng)生的情況,還可用E=BLV來(lái)求。
電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過楞次定律來(lái)判定。高中物理wuli.in楞次定律指出:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通的變化。對(duì)于動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),同學(xué)們也可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,也就找出了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。需要注意的是,楞次定律的應(yīng)用更廣,其核心在”阻礙”二字上。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式
。1)E=n*ΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律,E:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V),n:感應(yīng)線圈匝數(shù),ΔΦ,Δt磁通量的變化率}
。2)E=BLVsinA(切割磁感線運(yùn)動(dòng)) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L:有效長(zhǎng)度(m)}
。3)Em=nBSω(交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)){Em:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}
。4)E=B(L^2)ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割)其中ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一,它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化,對(duì)其本質(zhì)的深入研究所揭示的電、磁場(chǎng)之間的聯(lián)系,對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立具有重大意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。
電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的關(guān)系
電磁感應(yīng)現(xiàn)象不應(yīng)與靜電感應(yīng)混淆。電磁感應(yīng)將電動(dòng)勢(shì)與通過電路的磁通量聯(lián)系起來(lái),而靜電感應(yīng)則是使用另一帶電荷的物體使物體產(chǎn)生電荷的方法。
●電流的磁效應(yīng):
把一根導(dǎo)線平行地放在磁場(chǎng)上方,給導(dǎo)線通電時(shí),磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng),電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng),這個(gè)現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。
電流磁效應(yīng)現(xiàn)象:
磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用,磁鐵會(huì)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用,使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。電流和電流間的相互作用,有相互平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí),觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是:同向電流相吸,異向電流相斥。
●電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)的意義:
、匐姶鸥袘(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善,宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。
、陔姶鸥袘(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件,開辟了人類的電器化時(shí)代。
、垭姶鸥袘(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,也體現(xiàn)了自然規(guī)律的和諧的對(duì)稱美。
●對(duì)電磁感應(yīng)的理解:
電和磁之間有著必然的聯(lián)系,電能生磁,磁也一定能夠生電,但磁生電是有條件的,只有變化的磁場(chǎng)或相對(duì)位置的變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁生電表現(xiàn)為磁場(chǎng)的“變化”和“運(yùn)動(dòng)”。
引起電流的原因概括為五類:
①變化的電流。
、谧兓拇艌(chǎng)。
③運(yùn)動(dòng)的恒定電流。
、苓\(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)。
、菰诖艌(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。
●磁通量:
閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量,即Φ,θ為磁感線與線圈平面的夾角。
對(duì)磁通量Φ的說明:
雖然閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量,但是當(dāng)磁場(chǎng)與閉合電路的面積不垂直時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度也有垂直閉合電路的分量磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直閉合電路面積的分量。
●產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:
一是電路閉合。
二是磁通量變化。
●楞次定律:
內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
●楞次定律的理解:
、俑袘(yīng)電流的磁場(chǎng)不一定與原磁場(chǎng)方向相反,只是在原磁場(chǎng)的磁通量增大時(shí)兩者才相反;在磁通量減小時(shí),兩者是同樣。
、“阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能“阻礙”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量還是要增加。
③定律本身并沒有直接給定感應(yīng)電流的方向,只是給定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)間存在“阻礙”關(guān)系,要注意區(qū)分這兩個(gè)磁場(chǎng)及其間的相互關(guān)系。
●應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:
、倜鞔_所研究的閉合回路。
、谂袛嘣艌(chǎng)方向。
、叟袛嚅]合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量變化。
、芤罁(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。
利用安培定則(右手螺旋定則)根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,判斷出感應(yīng)電流方向。
●右手定則:
內(nèi)容:伸開右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線從手心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。
●楞次定律與右手定則的關(guān)系:
導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例,所以判斷感應(yīng)電流方向的右手定則也是楞次定律的特例能用右手定則判斷的,一定也能用楞次定律判斷,只是不少情況下不如右手定則來(lái)得方便簡(jiǎn)單。反過來(lái),用楞次定律能判斷的,并不是用右手定則都能判斷出來(lái)。
注意適用范圍:
、倮愦味煽蓱(yīng)用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況,右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況,導(dǎo)體不動(dòng)時(shí)不能用。
、谧⒁庋芯繉(duì)象:楞次定律研究的是整個(gè)閉合電路,右手定則研究的是閉合電路的一部分即一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。
●感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。
●法拉第電磁感應(yīng)定律:
內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比,與磁通量和磁通量的變化量沒有關(guān)系。
公式:
●反電動(dòng)勢(shì):
定義:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用,我們把這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。
●電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用:
感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì),感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng)電源,其電路就是內(nèi)電路,當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在空間產(chǎn)生電場(chǎng),導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由此可見,感生電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部的所謂的非靜電力,對(duì)電荷產(chǎn)生力的作用。
●感生電場(chǎng)的應(yīng)用:
電子感應(yīng)加速器是應(yīng)用感生電場(chǎng)對(duì)電子的作用來(lái)加速電子的一種裝置,主要用于核反應(yīng)研究。
●互感和自感:
互感現(xiàn)象:兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連,但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。
●對(duì)互感的三點(diǎn)理解:
、、互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間,而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。
、、互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路,變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。
、、在電力工程和電子電路中,互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作,這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感。
自感現(xiàn)象: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,叫做自感現(xiàn)象。
互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,不僅僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間,而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間,由于是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以可以用安培定則、楞次定律去分析。
自感電流的方向可用楞次定律判斷,當(dāng)導(dǎo)體中電流增加時(shí),自感電流的方向與原來(lái)的方向相反;當(dāng)電流減小時(shí),自感電流的方向與原來(lái)電流的方向相同,在分析自感現(xiàn)象時(shí),除了要定性分析通電和斷電自感現(xiàn)象外,還應(yīng)半定量地分析電路中的電流變化,分析時(shí)主要抓住通過自感線圈的電流不能突變這一特點(diǎn),其次是要注意電路結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定時(shí)的變化。
●渦流:
把塊狀的金屬放在變化的磁場(chǎng)中,或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在金屬塊內(nèi)組成閉合回路,很像水的漩渦,因此叫做渦流。整塊金屬電阻很小,所以渦流常常很大。
●渦流的熱效應(yīng):
線圈接入反復(fù)變化的電流,某段時(shí)間內(nèi),若電流變大,則其磁場(chǎng)變強(qiáng),根據(jù)麥克斯韋理論,變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng),導(dǎo)體可以看成是由許多閉合線圈組成的,在感生電場(chǎng)作用下,這些線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流,由于導(dǎo)體存在電阻,當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電熱,這就是渦流的熱效應(yīng)。
●電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng):
電磁阻尼:導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng),利用安培力阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是電磁阻尼,磁電式儀表的指針能夠很快停下,就是利用了電磁阻尼。
電磁驅(qū)動(dòng):導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng),應(yīng)該知道安培力阻礙磁場(chǎng)與導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式是多種多樣的,當(dāng)磁場(chǎng)以某種方式運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體中的安培力為阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)動(dòng)起來(lái)(跟著轉(zhuǎn)動(dòng)),這就是電磁驅(qū)動(dòng)。
●電磁驅(qū)動(dòng)與磁懸浮列車:
磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體產(chǎn)生抗磁作用使列車向上浮起而離開軌道,利用周期性地變換磁極方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng),從而使車獲得推動(dòng)力,磁懸浮列車是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)、已經(jīng)投入使用階段的新型列車,具有的優(yōu)點(diǎn)有:
、偎俣雀。
、诎踩⑵胶、舒適。
、哿熊嚺c軌道間沖擊小,壽命長(zhǎng),節(jié)能。
、芑旧蠠o(wú)噪音和空氣污染。