电磁感应知识点总结

2011年04月24日，分类：资料；标签归档: 未整理

从本次课开始，我们来学习电磁感应。在学习电磁感应的时候，希望大家好好复习和巩固高中物理基础中力学和电学的知识，要经常的翻阅力的引言与目录。

电磁感应知识点详解

一、电磁感应现象

1．产生感应电流的条件
     感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
     王尚老师告知大家：以上表述是充分必要条件。
     当闭合电路的一部分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。这个表述是充分条件，但不是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。提醒，还记得我们力学里面的“七力八运动”吗？

2．感应电动势产生的条件
感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。
这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。要注意这里的运动概念和分类。

3．关于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，则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示。Φ是标量，但是有方向（只分进、出该面两个方向）。单位为韦伯，符号为Wb。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。在匀强磁场中，当B与S的夹角为α时，有Φ=BSsinα（α是B与S的夹角）。
     磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有：
①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔBSsinα
②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔSBsinα
③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)
     若B、S、α中有两个或三个同时变化时，就只能分别计算Φ1、Φ2，再求Φ2-Φ1了。磁通量有方向的。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。

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。
楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场：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。在应用楞次定律时一定要注意：“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根据安培定则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机械能守恒定律、功能关系是一致的：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，所以只能是机械能转化为电能，因此机械能减少。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。如果感应电流是由自身电流变化引起的，那么感应电流引起的结果一定是“阻碍自身电流变化”的，就是自感现象。

王尚给大家补充下：自感现象的应用和防止。
应用：日光灯电路图及原理中灯管、镇流器和启动器的作用。防止：定值电阻的双线绕法。

2．右手定则
对一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况，右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。这时，用右手定则更方便一些。

三、感应电动势的产生

1．法拉第电磁感应定律
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，在国际单位制中可以证明其中的k=1。在导线垂直切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推导出感应电动势大小的表达式是：E=BLv（当v∥B时无感应电动势产生）。要区分电动势和路端电压。只有当外电路断开时，才有电源的路端电压等于电动势。

2．交变电流产生原因分析：（王尚提醒，该部分内容原则上不属于电磁感应知识点）

转动产生的感应电动势⑴转动轴与磁感线平行。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速的圆周运动。求金属棒中的感应电动势。在应用感应电动势的公式时，必须注意其中的速度v应该指导线上各点的平均速度，在本题中应该是金属棒中点的速度。⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。矩形线圈的长、宽分别为L1、L2，所围面积为S，向右的匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕轴以角速度ω匀速转动。线圈的ab、cd两边切割磁感线，产生的感应电动势相加得E=BSω。如果线圈由n匝导线绕制而成，则E=nBSω。从图示位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=nBSωcosωt 。该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关（但是轴必须与B垂直）。实际上，这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。

四、电磁感应的综合应用

1．电磁感应和恒定电流知识结合
2．电磁感应和力学中牛顿运动定律、机械能守恒定律、动量守恒定律知识结合

以上的这些具体应用与分析请看我们后面的讲解。