.
(2)L的有效性 .
公式E=BLv是磁感应强度B的方向与直导线L及运动方向v两两垂直的情形下,导体棒中产生的感应电动势。L是直导线的有效长度,即导线两端点在v、B所决定平面的垂线方向上的长度。实际上这个性质是“相互垂直线”的一个延伸,在此是分解L,事实上,我们也可以分解v或者B,让B、L、v三者相互垂直,只有这样才能直接应用公式E=BLv。
E=BL(vsinθ)或E=Bv(Lsinθ) E = B·2R·v
有效长度——直导线(或弯曲导线)在垂直速度方向上的投影长度.
(3)瞬时对应性 .
对于E=BLv,若v为瞬时速度,则E为瞬时感应电动势;若v是平均速度,则E为平均感应电动势。
(4)v的相对性 .
公式E=BLv中的v指导体相对磁场的速度,并不是对地的速度。只有在磁场静止,导体棒运动的情况下,导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等。
4、公式E?n??和E=BLvsinθ的区别和联系 . ?tE?n?? ?tE=BLvsinθ 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 只适用于导体切割磁感线运动的情况 一般情况下,求得的是某一时刻的瞬时感应电动势 常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(切割型) (1)两公式比较 . 研究对象 适用范围 计算结果 适用情形 联系
- 6 - .
整个闭合电路 各种电磁感应现象 一般情况下,求得的是Δt内的平均感应电动势 常用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象(磁场变化型) E=Blvsinθ是由E?n??在一定条件下推导出来的,该公式可看作法拉第?t电磁感应定律的一个推论或者特殊应用。 .
(2)两个公式的选用 .
① 求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时,两个公式都可以用。 ② 求解某一过程(或某一段时间)内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量(q=IΔt)等问题,应选用E?n?? . ?t③ 求解某一位置(或某一时刻)的感应电动势,计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题,应选用E=BLvsinθ 。
小结:感应电动势的大小计算公式
1) E=BLV (垂直平动切割,动生电动势)
2) 定律)
3) E= nBSωsin(ωt+Φ);Em=nBSω (线圈转动切割)
4) E=BL2ω/2 (直导体绕一端转动切割)
E?n???B?sB??s???n?n? (普适公式) ε∝(法拉第电磁感应
?t?t?t?t感应电量的计算
感应电量q?I?t?
E??????t?n??t?n RR?tR知识点五、电磁感应规律的应用 .
1、法拉第电机 .
(1)电机模型 .
(2)原理:应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势。. ① 铜盘可以看作由无数根长度等于铜盘半径的导体棒组成,导体棒在转动过程中要切割磁感线。 ② 大小:E?12BL? (其中L为棒的长度,ω为角速度) 2③ 方向:在内电路中,感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极,跟内电路的电流方向一致。产生感应电动势的那部分电路就是电源,用右手定则或楞次定律所判断出的感应电动势的方.................向,就是电源内部的电流方向。
- 7 - .
.
2、电磁感应中的电路问题 .
(1)解决与电路相联系的电磁感应问题的基本步骤和方法:
① 明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路。 ② 用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小,用楞次定律确定感应电动势的方向。 ③ 画出等效电路图。分清内外电路,画出等效电路图是解决此类问题的关键。 ④ 运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。
(2).在电磁感应中对电源的理解
①电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定,电源中电流从负极流向正极。 ②电源电动势的大小可由E=BLv或E?n??求得。
?t(3).对电磁感应电路的理解
①在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能转化为电能。 ②电源两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。 (考虑电源内阻)
3、电磁感应中的能量转换 .
电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程。电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用,因此要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能转化为电能。“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能。同理,安培力做功的过程是电能 转化为其他形式的能的过程。
安培力做多少功,就有多少电能 转化为其他形式的能。
4、电磁感应中的电容问题 .
在电路中含有电容器的情况下,导体切割磁感线产生感应电动势,使电容器充电或放电。因此,搞清电容器两极板间的电压及极板上电荷量的多少、正负和如何变化是解题的关键。
知识点六、自感现象及其应用 .
1、自感现象 .
(1)自感现象与自感电动势的定义:
当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象。这种现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势。
(2)自感现象的原理:
当导体线圈中的电流发生变化时,电流产生的磁场也随之发生变化。由法拉第电磁感应定律可知,线圈自身会产生阻碍自身电流变化的自感电动势。
(3)自感电动势的作用.
自感电动势阻碍自身电流的变化, “阻碍”不是“阻止”。 “阻碍”电流变化实质是使电流不发生“突变”,使其变化过程有所延慢。但它不能使过程停止,更不能使过程反向.
- 8 - .
.
(4)自感现象的三个要点:
① 要点一:自感线圈产生感应电动势的原因。
是通过线圈本身的电流变化引起穿过自身的磁通量变化。 ② 要点二:自感电流的方向。
自感电流总是阻碍线圈中原电流的变化,当自感电流是由原电流的增强引起时(如通电瞬间),自感电流的方向与原电流方向相反;当自感电流时由原电流的减少引起时(如断电瞬间),自感电流的方向与原电流方向相同。
③ 要点三:对自感系数的理解。
自感系数L的单位是亨特(H),常用的较小单位还有毫亨(mH)和微亨(μH)。 自感系数L的大小是由线圈本身的特性决定的:线圈越粗、越长、匝数越密,它的自感系数就越大。
此外,有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的大得多。
(5)通电自感和断电自感的比较 电路 现象 接通电源的瞬间,灯泡L2马上变亮,而灯泡L1是逐渐变亮 . 断开开关的瞬间,灯泡L1逐渐变暗,有时灯泡会闪亮一下,然后逐渐变暗 . 自感电动势的作用 电自感 电自感 阻碍电流的增加 阻碍电流的减小 通电瞬间线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反,此时含线圈L的支路相当于断路;当电路稳定,自感线圈相当于定值电阻,如果线圈没有电阻,则自感线圈相当于导线(短路);断开瞬间线圈产生的自感电动势与原电流方向相同,在与线圈串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流从原来的IL逐渐变小.但流过灯A的电流方向与原来相反
- 9 - .
.
〖针对性训练题〗
一、选择题
1.如右图所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2与O3O4都是线圈的对称轴,应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流?( )
A.向左或向右平动
B.向上或向下平动 D.绕O3O4转动
图1
C.绕O1O2转动
2.下列哪些做法能使线圈中产生感应电流?( )
A.磁铁靠近或远离线圈 B.线圈远离或靠近通电导线
C.下边电路中通有恒定电流。
图2
D.匀强磁场中,周长一定的闭合线圈由矩形变为圆形
3.我国已经制定了登月计划。假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一个灵敏电流表和一个线圈,则下列推断正确的是( )
A.直接将灵敏电流表放在月球表面,看是否有电流来判断是否有磁场
B.将灵敏电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如无电流,则可判断月球表面无磁场
C.将灵敏电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如有电流,则月球表面可能有磁场
- 10 - .