電磁感應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)歸納

PAGE4-1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算公式(1):E＝（任何條件下均適用；為斜率，斜率的符號(hào)相同，表示感應(yīng)電流的方向相同。斜率的大小就表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的大?。?2):E＝（S為有磁感線穿過(guò)的面積，適用于S不變時(shí)；為斜率，斜率的符號(hào)相同，表示感應(yīng)電流的方向相同。斜率的大小就表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的大小）(3):E＝nBLV適用于導(dǎo)體棒垂直切割磁感線時(shí)；B、L和V兩兩互相垂直，不垂直時(shí)，把B或V正交分解L為有效長(zhǎng)度；切割的磁感線越多，E就越大，切割的磁感線相同，E就相同B為導(dǎo)體棒垂直切割處的磁感強(qiáng)度大小B可為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)(4):E＝nB1L1V1nB2L2V2適用于兩根以上導(dǎo)體棒垂直切割磁感線時(shí)，B、L和V兩兩互相垂直，不垂直時(shí)，把B或V正交分解感應(yīng)電流相互抵消時(shí)用減號(hào)L為有效長(zhǎng)度；切割的磁感線越多，E就越大；B為導(dǎo)體棒垂直切割處的磁感強(qiáng)度大??；B可為非勻強(qiáng)磁場(chǎng):E＝用于導(dǎo)體一端固定以角速度ω旋轉(zhuǎn)切割磁感線，ω單位必須用rad/s；B、L和V兩兩互相垂直，不垂直時(shí)，把B或V正交分解；L為有效長(zhǎng)度；切割的磁感線相同，E就相同，切割的磁感線越多，E就越大；；B為導(dǎo)體棒垂直切割處的磁感強(qiáng)度大??；B可為非勻強(qiáng)磁場(chǎng):e==（用于從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，即線圈垂直于磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)）e為交流發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（V）；B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)(T)；S為有磁感線穿過(guò)的面積(m2)為線圈的角速度，其單位必須用rad/s；450=rad；5r/s(轉(zhuǎn)/秒)=52rad/sω＝2πf（f為交流電的頻率）為線圈和中性面的夾角（rad）；線圈處于中性面時(shí)，最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=0應(yīng)從切割磁感線的角度理解該公式，切割的磁感線越多，E就越大；:e==(從線圈平行于磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí))e為交流發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（V）；B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)(T)；S為有磁感線穿過(guò)的面積(m2)為線圈的角速度，其單位必須用rad/s；300=rad；5r/s(轉(zhuǎn)/秒)=52rad/sω＝2πf（f為交流電的頻率）為線圈和磁感線的夾角（rad）；線圈和中性面垂直時(shí)，即線圈和磁感線平行，=0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e最大應(yīng)從切割磁感線的角度理解該公式，切割的磁感線越多，E就越大；:E=U外+Ir（適用條件：適用于任何電路；U外為電源兩端的電壓（即外電路的總電壓），I為總電流，r為電源的內(nèi)阻）2：公式的推導(dǎo)：:E=BLV(如右圖)E==n:E=NBSsin(如右圖)一矩形線圈繞oo′軸轉(zhuǎn)動(dòng)（t=0時(shí)，線圈處于中性面）E=BLadVadsin+BLbcVbcsinE=BLadLabsin+BLbcLabsinE=BSsin+BSsinE=BSsin當(dāng)線圈有N匝時(shí)：E=NBSsin=t∴E=NBSsint即e=NBSsint3.磁通量:表示穿過(guò)某截面的磁感線數(shù)量，穿過(guò)的磁感線數(shù)量越多，磁通量越大；穿過(guò)的磁感線數(shù)量相同，磁通量就相同（1）：Φ＝BS使用條件：B和S垂直時(shí)，S為有磁感線穿過(guò)的面積(m2)（2）：Φ＝0使用條件：B和S平行時(shí)（3）：當(dāng)B、S既不平行也不垂直時(shí)，可以把B拿來(lái)正交分解或把S投影到B的方向上，0<Φ<BS磁通量增加時(shí)（Φ＝BS），（在安培力的作用下）線圈將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，朝有利于磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng)。（可根據(jù)此判定安培力的方向。）注意：磁通量還是要增加，但是增加的速度變慢了。12：功能關(guān)系方程：：安培力做正功時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能；安培力做負(fù)功時(shí)，其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。安培力做功的大小等于電能的改變量，即：=-、=-或=（適用于純電阻電路）=UIt（適用于任何電路）當(dāng)安培力為變力時(shí)，可用它們來(lái)求安培力做的功：重力做功的大小等于重力勢(shì)能的改變量=-；：電場(chǎng)力做功的大小等于電勢(shì)能的改變量=-；：彈簧彈力做功的大小等于彈性勢(shì)能的改變量=-：除系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力以外的力做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的改變量=：物體的所有力做的功之和等于物體動(dòng)能的改變量=13：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和外電壓U外（即路端電壓）的區(qū)別：：當(dāng)I總=0時(shí)，U外=E：：當(dāng)電源的內(nèi)阻r=0時(shí)，U外=E：：當(dāng)I總0，電源的內(nèi)阻r0時(shí)，U外E,U外<E；:產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體（或線圈）相當(dāng)于一個(gè)電源，因此導(dǎo)體（或線圈）兩端的電壓一般不等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。14：本章的解題要點(diǎn)：：找出研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，如果有變力，分析好力和速度的變化，抓住臨界點(diǎn)，如a=0（F合=0）時(shí)，速度最大；當(dāng)v、a和力變小時(shí)，等于0或兩物理量相等為臨界點(diǎn)；當(dāng)v、a和力變大時(shí)，兩物理量相等為臨界點(diǎn)；列出動(dòng)能定理、功能關(guān)系方程和臨界點(diǎn)的方程即可。：畫出電路圖（產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體（或線圈）相當(dāng)于一個(gè)電源），抓住電流的流向，分清串聯(lián)、并聯(lián)，列出I＝（適用于純電阻電路）、E＝U外+Ir（適用于任何電路）、P總=UI、P熱=I2R等方程例：如圖4-84所示，金屬環(huán)半徑為a，總電阻為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直穿過(guò)環(huán)所在平面．電阻為的導(dǎo)體桿AB沿環(huán)表面以速度v向右滑至環(huán)中央時(shí)，桿的端電壓為[C]（注意電流的流向）15：等效的觀點(diǎn)在本章中的應(yīng)用：：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體（或線圈）等效為一個(gè)電源（2）：當(dāng)兩根導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，可把它們等效為一個(gè)電源，即：E總=E1E2=nB1L1V1nB2L2V2（3）：當(dāng)電源和導(dǎo)體切割磁感線同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，可把它們等效為一個(gè)電源，即：E總=EE=EnBLV；如：如圖4-101所示，水平放置的U形金屬框架中接有電源，電動(dòng)勢(shì)為ε，內(nèi)阻為r0框架上放置一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿，它可以在框架上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，框架兩邊相距L，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上．當(dāng)ab桿受到水平向右足夠大的恒力F后．當(dāng)ab導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)后，電路中的電流I=16：重點(diǎn)的"因果"關(guān)系：：力和速度的關(guān)系：安培力導(dǎo)線的速度大小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小電流的大小安培力的大小導(dǎo)線的速度大小（加速度大?。└袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小直到F合=0或物體間的速度V、加速度a等等相等：線圈中的電流變化線圈中的磁通量感應(yīng)電流阻礙原電流的變化如：如圖螺線管L1和L2及導(dǎo)軌都靜止在水平桌面上（不記一切阻力），當(dāng)導(dǎo)線1在外力的作用下向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，問(wèn)：導(dǎo)線2將如何運(yùn)動(dòng)？其邏輯關(guān)系為：導(dǎo)線1切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流螺線管L1中就有電流（在增大）它的電流又產(chǎn)生磁場(chǎng)（增大）其磁場(chǎng)穿過(guò)螺線管L2（它的磁通量在增大）螺線管L2中就產(chǎn)生感應(yīng)電流于是導(dǎo)線2中就有電流導(dǎo)線2就會(huì)受到安培力的作用導(dǎo)線2就開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)點(diǎn)評(píng)：把握好因果關(guān)系是解答好本章的關(guān)鍵17：其它要點(diǎn)(1)：感應(yīng)電流的方向可用楞次定律或右手定則判定，楞次定律應(yīng)用要點(diǎn)“增反減同”；楞次定律是能量守恒的必然結(jié)果。(2)：自感電流總是阻礙引起自感電動(dòng)勢(shì)的電流的變化.：其它相關(guān)內(nèi)容：自感/日光燈。：Φ變化的越塊（ΔΦ/Δt越大），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；Φ變化的越慢（ΔΦ/Δt越?。?，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越小；Φ均勻變化時(shí)（ΔΦ/Δt為一個(gè)定值），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變（也為一個(gè)定值）；：解題時(shí)左右手一定要分清，判定安培力和洛倫磁力的方向時(shí)用左手，判定感應(yīng)電流和磁場(chǎng)的方向時(shí)用右手（左力右電）；只有判定通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)方向時(shí)，四指的指向?yàn)榇艌?chǎng)方向，其它的四指的指向均為電流方向（負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向和電流方向相反）。：電量Q=n::電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的變力問(wèn)題常用動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、能量守恒解。要分清哪部分是電源，電流是怎么流的（即電路的串并聯(lián)）；注意路端電壓與電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別。：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的大小根據(jù)斜率的大小判斷例：B-t圖像1：0t1磁感應(yīng)強(qiáng)度B在均勻減?。ㄐ甭实姆?hào)相同，表示感應(yīng)電流的方向相同。)2：t1t2磁感應(yīng)強(qiáng)度B在均勻增加（斜率的符號(hào)相同，表示感應(yīng)電流的方向相同。）3：t2t3磁感應(yīng)強(qiáng)度B在均勻減?。ㄐ甭实姆?hào)相同，表示感應(yīng)電流的方向相同。）4：t3t4磁感應(yīng)強(qiáng)度B在均勻增加（斜率的符號(hào)相同，表示感應(yīng)電流的方向相同。）5：ab段的斜率的絕對(duì)值大于bc段的斜率的物理意義：0--t2的感應(yīng)電流大小大于t2t4的感應(yīng)電流1.（1）：電壓瞬時(shí)值：e＝NBSsint（適用條件：線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，t=0時(shí)，線圈處于中性面；ω＝2πf）e==(適用條件：線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，t=0時(shí)，線圈平行于磁感線；)（2）：電流瞬時(shí)值：i；(ω＝2πf；f為交流電的頻率)i＝；(ω＝2πf；f為交流電的頻率)電動(dòng)勢(shì)峰值Em＝NBS電流峰值(純電阻電路中)Im＝正(余)弦式交變電流有效值：E＝=；U＝；I＝其它交變電流有效值的計(jì)算：I2Rt=Q交流電（I為有效值，Q交流電為交流電通過(guò)電阻R在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量）（U為有效值，Q交流電為交流電通過(guò)電阻R在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量）注意：（1）：求有效值時(shí)，一定要想辦法先求出Q交流電（2）：一般用U、I、E表示有效值；u、i、e表示瞬時(shí)值；Um、Im、Em表示最大值4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關(guān)系（1）：（適用條件：只有一個(gè)副線圈輸出電能；=即原線圈的電流必須有變化）；（2）：（適用條件：可用于多個(gè)副線圈輸出電能；=即原線圈的電流必須有變化）；（3）：P入=P出(該式可用于任何條件)5.在遠(yuǎn)距離輸電中,采用高壓輸電的原因是：在輸送功率一定時(shí)，根據(jù)P=UI可知，輸送電壓越大，輸送電流就越小，輸電線上的功率損失就越小。P損＝I2R(R為輸電線的總電阻；I為輸電線上的電流)；例：當(dāng)輸送電壓升高2倍時(shí)，P損將減小倍；P損將減小到原來(lái)的。注意：(1):U2叫輸送電壓；I2叫輸送電流：P2叫輸送功率（2）：U2=U損+U3；P2=P損+P3；I2=I損=I36：理想變壓器原副線圈中的電壓公式推導(dǎo)：（如右圖）因?yàn)镋ab=；Ecd=所以==即=由以上推導(dǎo)過(guò)程中可知：①：U1的意義是:線圈ab兩端的電壓，U2的意義是：線圈cd兩端的電壓；②：公式=的適用條件是:A:線圈ab中的電流必須是變化的，即；B:=③：當(dāng)原線圈中的電流最大時(shí)(斜率為0)，副線圈中的電流為0。④：輸出電壓的頻率由輸入電壓的頻率決定；輸入的功率由輸出的功率決定；輸入的電流由輸出的電流決定；⑤：公式=中，當(dāng)U1為最大值時(shí)，U2也為最大值；當(dāng)U1為有效值時(shí)，U2也為有效值；當(dāng)U1為瞬時(shí)值時(shí)，U2也為瞬時(shí)值。（注意對(duì)應(yīng)關(guān)系）注:(1):交變電流的變化頻率與發(fā)電機(jī)中線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相同即:ω電＝ω線，f電＝f線；轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率即每秒轉(zhuǎn)的圈數(shù):發(fā)電機(jī)中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,過(guò)中性面時(shí)電流方向就改變一次；線圈每轉(zhuǎn)一周電流方向改變2次。頻率為50Hz的交流電，電流方向每秒改變100次。:有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的,沒(méi)有特別說(shuō)明的交流數(shù)值都指有效值；電壓表、電流表測(cè)的是有效值值；計(jì)算平均功率時(shí)應(yīng)用有效值，而不用平均值。:理想變壓器的匝數(shù)比一定時(shí),輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定，輸入功率由輸出功率決定,當(dāng)負(fù)載消耗的功率增大時(shí)輸入功率也增大。(5):其它相關(guān)內(nèi)容：正弦交流電圖象/電阻、電感和電容對(duì)交變電流的作用。(6):平均功率必須用有效值計(jì)算；平均電流只用來(lái)求電量。(7):電感和交流電頻率的關(guān)系：通直流、阻交流、通低頻、阻高頻；電容和交流電頻率的關(guān)系：通交流、阻直流、通高頻、阻低頻；圖17-6abcd5V3V～例1：邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為n、總電阻為R的正方形閉合線圈，在磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求：（1）轉(zhuǎn)至線圈平面與磁感線成α角的位置時(shí)，感應(yīng)電流為。此時(shí)磁通量的變化率為。（2）線圈每轉(zhuǎn)1800線圈消耗的平均功率為圖17-6abcd5V3V～例2：如圖17-6所示，一理想變壓器有兩個(gè)副線圈，輸出電壓分別為3V和5V，如b、c連接，則a、d兩端輸出V電壓；如a、d連接，則b、c兩端輸出V電壓；十五、電磁振蕩和電磁波1.電磁波在真空中傳播的速度c＝3.00×108m/s，λ＝______注:①變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。②均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的穩(wěn)定的磁場(chǎng)。③周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)；周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)2.電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)；振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。電磁波是一種橫波。變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播開(kāi)去，就形成了電磁波。電磁波的應(yīng)用：廣播、電視、