2019高考物理一輪復習指導:電磁感應

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　　電磁感應

　　電磁感應（Electromagnetic induction）現象是指放置在變化磁通量中的導體會產生電勢。這種電勢稱為感應電勢或感應電勢。如果導體閉合成一個回路，電勢會驅動電子流動。你知道電磁感應的知識點嗎？

　　1.電磁感應現象

　　電磁感應現象：利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應，產生的電流稱為感應電流。

　　(1)產生感應電流的條件:通過閉合電路的磁通量發生變化，即ΔΦ≠0。

　　(2)產生感應電勢的條件:無論電路是否關閉，只要通過線圈平面的磁通量發生變化，線路中就會有感應電勢。產生感應電勢的導體相當于電源。

　　(3)電磁感應現象的本質是產生感應電勢。如果電路關閉，就會有感應電流。如果電路不關閉，只會有感應電勢，沒有感應電流。

　　2.磁通量

　　(1)定義:磁感應強度B和垂直磁場方向面積S的乘積稱為穿過該表面的磁通量，定義:Φ=BS。若面積S與B不垂直，B乘以垂直于磁場的投影面積S′，即Φ=BS′，國際單位：Wb

　　在尋找磁通量時，應為通過某一區域磁感應線的凈條數。任何一面都有正面和反面；當磁感應線從表面的正方向穿透時，通過表面的磁通量為正。相反，磁通量為負。所需磁通量為正反兩側穿透的磁感應線的代數和。

　　3.楞次定律

　　（1）波紋定律：感應電流的磁場總是阻礙感應電流磁通量的變化。波紋定律適用于一般感應電流方向的判斷，右手定則僅適用于導線切割磁感應線的運動。在這種情況下，右手定則比波紋定律更容易判斷。

　　(2)對楞次定律的理解

　　①感應電流的磁通量阻礙了感應電流的磁通量。

　　②阻礙什么——阻礙的是磁通量的變化，而不是磁通量本身。③當原磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當原磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，即增反減同。④阻礙的結果——阻礙不是阻礙，結果是增加，減少。

　　(3)楞次定律的另一種表述:感應電流總是阻礙其產生的原因，有三種表現形式:

　　①阻礙原磁通量的變化；②阻礙物體之間的相對運動；③阻礙原電流的變化(自感)。

　　4.法拉第電磁感應定律

　　電路中感應電勢的大小與通過該電路的磁通量成正比。E=nΔΦ/Δt

　　當導體切割磁感線時，其感應電勢的計算公式是E=BLvsinθ。當B、L、v當三者兩者垂直時，感應電勢E=BLv。(1)選擇兩個公式的方法E=nΔΦ/Δt計算的是在Δt只有當磁通量的變化率恒定時，時間內的平均電動勢才能計算出瞬時電動勢。E=BLvsinθ如果V為瞬時速度，則計算為瞬時電勢：如果V為平均速度，則計算為平均電勢。(2)公式變形

　　①當線圈垂直磁場方向放置時，線圈面積S保持不變，但磁場磁強度均勻變化時，感應電勢：E=nSΔB/Δt。

　　②當磁感強度不變，線圈面積均勻變化時，感應電勢E=Nbδs/Δt。

　　5.自感現象

　　(1)自感現象:電磁感應現象是由導體本身的電流變化引起的。

　　(2)自感電勢:自感現象產生的感應電勢稱為自感電勢。自感電勢的大小取決于線圈的自感系數和自身電流的變化。自感電勢的方向總是阻礙電流的變化。

　　6.日光燈的工作原理

　　(1)起動器的功能:利用動觸片和靜觸片的連接和斷開自動開關關鍵在于斷開的瞬間。

　　(2)鎮流器的作用:日光燈點燃時，利用自感現象產生瞬時高壓；日光燈正常發光時，利用自感現象降壓限流燈管。

　　7.電磁感應中的電路問題

　　在電磁感應中，切割磁感應線的導體或磁通量變化的電路會產生感應電勢，相當于電源。連接到電容器后，電容器可以充電；連接到電阻和其他電器，可以為電器供電，并在電路中形成電流。因此，電磁感應問題通常與電路問題有關。解決與電路相關的電磁感應問題的基本方法是：

　　(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電勢的大小和方向。(2)畫等效電路。

　　(3)利用全電路歐姆定律、串并聯電路性質、電功率等公式聯立求解。

　　8.電磁感應現象中的機械問題

　　(1)磁場中通過導體的感應電流會受到安培力的影響，電磁感應問題往往與機械問題有關，基本方法如下:①用法拉第電磁感應定律和楞次定律來感應電勢的大小和方向。②電路中的電流強度。

　　③分析研究導體受力(包括安培力，用左手定則確定方向)。④求解列動力學方程或平衡方程。

　　(2)在電磁感應力學問題中，要注意對受力和運動的動態分析，導體受力運動會產生感應電勢→感應電流→通電導體受安培力影響→合外力變化→加速度變化→速度變化→循環一次又一次，循環結束時，加速度等于零，導體運動穩定，抓住a=0時，速度v達最大值。

　　9.電磁感應中的能量轉化問題

　　導體切割磁感應線或閉合電路中的磁通量發生變化，并在電路中產生感應電流。機械能或其他形式的能量轉化為電能。具有感應電流的導體在磁場中受到安培力的影響或通過電阻加熱，并能將電能轉化為機械能或電阻的內能。因此，電磁感應過程總是伴隨著能量的轉化，從能量轉換的角度研究電磁感應問題通常是導體的穩定運動（均勻直線運動或均勻速度旋轉），相應的力特征是外力為零，能量轉換過程通常是機械能轉換為內部能量。解決這些問題的基本方法是：

　　(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電勢的大小和方向。

　　(2)繪制等效電路，在電路中找出電阻消耗電的表達式。

　　(3)分析導體機械能的變化，用能量守恒關系得到機械功率的變化和電路中電力的變化所滿足的方程。

　　10.電磁感應中的圖像問題

　　分析電磁感應現象中的圖像問題，掌握磁通量的變化是否均勻，從而推斷感應電勢（電流）的大小是否恒定。用波紋定律判斷感應電勢（或電流）的方向，以確定坐標中的正負范圍。

　　此外，為了正確解決圖像問題，圖像所反映的規律必須能夠根據圖像的意義對應于實際過程，圖像可以根據實際過程的抽象規律對應，最終根據實際過程的物理規律進行判斷。

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