1、v1.0可編輯可修改第四章電磁感應(yīng)第一模塊：電磁感應(yīng)、楞次定律（先介紹右手螺旋定則）基礎(chǔ)知識(shí)一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1、奧斯特夢(mèng)圓“電生磁”奧斯特實(shí)驗(yàn)：在1820年4月的一次講演中，奧斯特碰巧在南北 方向的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針、當(dāng)電源接通時(shí)，小磁針居然轉(zhuǎn) 動(dòng)了（如右圖）。隨后的實(shí)驗(yàn)證明了電流的確能使磁針偏轉(zhuǎn)，這種作 用稱為電流的磁效應(yīng)。突破：電與磁是聯(lián)系的2、法拉第心系“磁生電”1831年8月29日，法拉第終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)：把兩個(gè)線圈繞在同 一鐵環(huán)上（如右圖），一個(gè)線圈接入接到電源上，另一個(gè)線圈接入“電流 表”，在給一個(gè)線圈通電或斷電瞬間，另一個(gè)線圈也出現(xiàn)了電流，這種磁 生電的效應(yīng)終于被發(fā)現(xiàn)了。

2、物理學(xué)中把這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng).由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流 二、感應(yīng)電流的產(chǎn)生助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想1、N極插入、停在線圈中和抽出（S極插入、停在線圈中和抽出）有無(wú)感應(yīng) 電流（如圖）。磁鐵動(dòng)作表針擺動(dòng)方向磁鐵動(dòng)作表針擺動(dòng)力向極插入線圈偏轉(zhuǎn)S極插入線圈偏轉(zhuǎn)N極停在線圈中不偏轉(zhuǎn)S極停在線圈中不偏轉(zhuǎn)N極從線圈中抽出偏轉(zhuǎn)S極從線圈中抽出偏轉(zhuǎn)1夢(mèng)海教育1v1.0可編輯可修改實(shí)驗(yàn)表明產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁場(chǎng)的變化有關(guān)。2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。實(shí)驗(yàn)表明磁場(chǎng)的強(qiáng)弱沒(méi)有變化，但是導(dǎo)體棒切割磁感的運(yùn)動(dòng)是閉合的回路EFAB包圍的面積在發(fā)生變化。這種情況下線圈中

3、同樣有感應(yīng)電流。3、磁通量定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度 B與面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量定義式：巾=BS（B與S垂直）巾=BScos。（。為B與S之間的夾角）單位：韋伯（Wb）物理意義：表示穿過(guò)磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線條數(shù)磁通量雖然是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。三、楞次定律1、S極插入線圈和抽出線圈中會(huì)有感應(yīng)電流，那么他的方向會(huì)如何呢。條形磁鐵運(yùn)動(dòng)的情況N極問(wèn)卜插入線圈N極向上拔出線圈S極問(wèn)卜拔出線圈S極向上插入線圈原磁場(chǎng)方向（向上或 問(wèn)卜）問(wèn)卜問(wèn)卜向上向上穿過(guò)線圈的磁逋量變化情況（增加或減少）增加減少減少增加感應(yīng)電流的方向（流 過(guò)靈敏電流計(jì)的方 向）向左向右向左向右感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向 （向上或問(wèn)卜）向上問(wèn)卜

4、向上向上結(jié)論：楞次定律：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化2夢(mèng)海教育助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改2、對(duì)楞次定律中阻礙二字的正確理解“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指：磁通量增加時(shí)，阻礙增加 （感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁場(chǎng)方向相反，起抵消作用）；磁通量減少時(shí)，阻礙減少 （感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁場(chǎng)方向一致，起補(bǔ)償作用），簡(jiǎn)稱“增反減同”.3、理解楞次定律的四個(gè)層次誰(shuí)阻礙誰(shuí)是感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量；阻礙什么阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身；如何阻礙當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，當(dāng)磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反

5、減同”；結(jié)果如何阻礙不是阻止，只是延緩了磁通量變化的快慢，結(jié)果是增加的還是增加，減少 的還是減少。4、楞次定律判斷感應(yīng)電流的基本步驟：第一步：判斷穿過(guò)線圈的元磁通量的方向第二步：判斷穿過(guò)線圈的元磁通量的變化（增加還是減?。┑谌剑号袛喔袘?yīng)電流的磁場(chǎng)的方向（依據(jù)楞次定律）第四步：判斷感應(yīng)電流的方向（依據(jù)右手螺旋定則）5、楞次定律的推廣含義：1 ）阻礙原磁通的變化2 ）阻礙（導(dǎo)體的）相對(duì)運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱“來(lái)拒去留”3 ） 就閉合電路的面積而言，致使電路的面積有收縮或擴(kuò)張的趨勢(shì)。收縮或擴(kuò)張是為了阻礙電路的面積磁通量的變化。若穿過(guò)閉合回路的磁通量增大時(shí)，面積有收縮趨勢(shì)；若穿過(guò)閉合電路的磁通量減少時(shí)，面積有增

6、大的趨勢(shì)，簡(jiǎn)稱口訣：“增縮減擴(kuò)4）就電流而言，感應(yīng)電流阻礙原電流的變化。即原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原電流 的方向相反；原電流減少時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原電流的方向相同，簡(jiǎn)稱：“增反減同”3夢(mèng)海教育3助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改6、右手定則：伸開(kāi)右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直傳入掌心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。說(shuō)明：右手定則是楞次定律的一種特殊情況，這種方法對(duì)于閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流方向的判定非常方便。四、法拉第電磁感應(yīng)定律1、電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比，

7、這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。2、表達(dá)式： E nt3、法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1) E = n 的兩種基本形式：當(dāng)線圈面積 S不變，垂直于線圈平面的磁場(chǎng)B發(fā)生t變化時(shí)，E=nS-B；當(dāng)磁場(chǎng)B不變，垂直于磁場(chǎng)的線圈面積 S發(fā)生變化時(shí)，E = n里S。 tt,與。的大小及。 的tBk ,或磁場(chǎng)B不變，面 t(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于穿過(guò)電路的磁通量的變化率 大小沒(méi)有必然聯(lián)系。(3)若 為恒定(如：面積 S不變，磁場(chǎng)B均勻變化, t-為變化量，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E也為變化 t當(dāng)t-0時(shí)，E = n的極限值才等于t積S均勻變化，-S k ),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定。若 t量，e= n 一計(jì)算的是At時(shí)間內(nèi)平均

8、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), t瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3 .磁通量 、磁通量的變化 、磁通量的變化率 的區(qū)分t(1)磁通量 是指穿過(guò)某面積的磁感線的條數(shù)，計(jì)算式為=BSsin ,其中0為磁場(chǎng)B與線圈平面S的夾角。(2)磁通量的變化指線圈中末狀態(tài)的磁通量2與初狀態(tài)的磁通量 1之差,=2- 1 ,計(jì)算磁通量以及磁通量變化時(shí)，要注意磁通量的正負(fù)。(3)磁通量的變化率。磁通量的變化率 是描述磁通量變化快慢的物理量。表示回路t4夢(mèng)海教育助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，是 t圖象上某點(diǎn)切線的斜率。一與 以及沒(méi)有必然聯(lián)系。t4 .導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1）如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)I,處于勻

9、強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)弓雖度是 B, ab以速度勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：AS=LvA t穿過(guò)回路的磁通量的變化為：=BA S=BL必tE 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：t BLv2） 若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角（導(dǎo)體斜 切磁），如圖1所示。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：EBLvi BLv sine為v與b夾角說(shuō)明：導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，E=0導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度速度v為平均值（瞬時(shí)值）,E就為平均值（瞬時(shí)值）（圖1）3）如右圖所示，導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)導(dǎo)線在垂直磁場(chǎng)平面內(nèi)，繞一端 V勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：V平=（

10、0+V） /2=V/2= 3 L/2E=BLV平=BL%/2五、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種分類1、 感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生：磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)電場(chǎng)，閉合導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向5夢(mèng)海教育助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義：有感應(yīng)電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。篍= n一 t感生電場(chǎng)方向判斷：右手螺旋定則說(shuō)明：英國(guó)的物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為， 變化的磁場(chǎng)在空間激發(fā)的感應(yīng)電場(chǎng)叫做渦流電場(chǎng),當(dāng)B增大時(shí)電場(chǎng)線是閉合的，其感應(yīng)電場(chǎng)的存在與是否存在閉合回路五官2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生：導(dǎo)線切割磁感應(yīng)線時(shí)，若果磁場(chǎng)不變化，空間 就不存在感生電場(chǎng)。自由電荷不會(huì)

11、受電場(chǎng)力的作用，但是 自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)而周到洛倫茲 力，這種情況下產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。大小：E BLv六、互感和自感1、互感現(xiàn)象定義：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) -互感電動(dòng)勢(shì).說(shuō)明：1）互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間.2 ）互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳到另一個(gè)線圈，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。2、自感現(xiàn)象1 ） 通電自感實(shí)驗(yàn)如圖所示，兩個(gè)燈泡 A、A的規(guī)格完全相同，滑動(dòng)變阻器R和線 圈的L的電阻相同。先閉合 S,調(diào)節(jié)R、R使兩燈均正常發(fā)光。然后斷6夢(mèng)海教育助你

12、實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改開(kāi)S。重新接通電路時(shí)可以看到，跟有鐵芯的線圈L串連的燈泡 Al卻是逐漸亮起來(lái)的，最后兩個(gè)燈泡都正常發(fā)光、亮度相同。原因：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合的瞬間，流過(guò)線圈L的電流急劇增大，穿過(guò)線圈的磁通量也急劇增加， 這就會(huì)在線圈產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)楞次定律，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中電流的增大，即對(duì)燈泡 A的正常發(fā)光起到了 “延緩”的作用，因此燈泡Ai是逐漸變亮的。當(dāng)電路中的電流穩(wěn)定后，線圈中的磁通量不會(huì)再發(fā)生變化，阻礙作用消失，流過(guò)；兩燈泡的電流相同,亮度相同。2）斷電自感實(shí)驗(yàn)如右圖所示，連接電路，線圈 L的電阻小于燈泡 A的電流。連接 電路，燈泡 A正常發(fā)光。斷開(kāi)電路，可以

13、看到燈泡 A沒(méi)有立即熄滅，相 反，它會(huì)很亮地閃一下 。原因：開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)時(shí)，流過(guò)線圈間，流過(guò)線圈的L的電流急劇減少,L的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流過(guò)燈泡 A的電流。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬穿過(guò)線圈的磁通量也急劇減少，因而在線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在線圈L的燈泡A組成的回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這個(gè)急劇減少的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 電流遠(yuǎn)大于原來(lái)流過(guò)燈泡 A中的電流，導(dǎo)致燈泡A不到?jīng)]有熄消滅，反而更亮一下才熄滅。3）自感電動(dòng)勢(shì)定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。其效果表現(xiàn)為延緩導(dǎo)體中電流的變化。大?。?Egj = L t方向：當(dāng)流過(guò)導(dǎo)體的電流減弱時(shí)，E自的方向與原電流的方向相同，當(dāng)流過(guò)導(dǎo)體的電流增強(qiáng)時(shí)，E自的方向與原電流

14、的方向相反。4）、自感系數(shù)不同的線圈在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)不同；在電學(xué)中，用自感系數(shù)來(lái)描述線圈的這種特性。用符號(hào)“L”表示。決定因素：線圈的橫截面積越大、線圈越長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度上的線圈匝數(shù)越多，自感系數(shù)越7夢(mèng)海教育助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改大；有鐵芯比無(wú)鐵芯時(shí)自感系數(shù)要大得多。單位：享利，簡(jiǎn)稱“享”，符號(hào)" H'。常用的有毫享（ mH和微享（H）。1H= 103mH=106H物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)本領(lǐng)的大小。數(shù)值上等于通過(guò)線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的大小。啟動(dòng)器：基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它是利用窟管內(nèi)的窟氣放電產(chǎn)生輝光的熱效

15、應(yīng)和雙金屬片的熱學(xué)特征，起著自動(dòng)把電路接通或斷開(kāi)的作用，相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)。鎮(zhèn)流器：鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵芯的線圈，自感系數(shù)很大。在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，促使燈管里的低壓汞蒸氣放電，形成閉合電路；在日光燈正常工作時(shí)，利用自感現(xiàn)象，起著降壓限流的作用。日光燈的工作原理：電路結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，由于燈管里氣體受激發(fā)導(dǎo)電時(shí)需要比220V高得多的電壓，此時(shí)燈管并沒(méi)有通電；電壓加在啟動(dòng)器兩端，當(dāng)啟動(dòng)器兩觸片間的電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，啟動(dòng)器里的速氣放電而發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使啟動(dòng)器里U形動(dòng)觸片膨脹張開(kāi)，跟靜觸片接觸而把電路導(dǎo)通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和日光燈的燈絲就有電流通過(guò)，

16、電路導(dǎo)通后，啟動(dòng)器中兩觸片間的電壓為零，啟動(dòng)器里的窗氣停止放電，不產(chǎn)生輝光，U形動(dòng)觸片冷卻縮回，電路自動(dòng)斷開(kāi)。電路斷開(kāi)的瞬間，由于鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小，會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，其方向與原先電流方向相同，即與原先加在燈管兩端的電壓方向相同。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)與原電壓加在一起形成了一個(gè)瞬時(shí)高壓， 加在燈管兩端，使燈管中的氣體開(kāi)始放電導(dǎo)通，氣體放電時(shí)產(chǎn)生的紫外線打到涂有熒光粉的管壁上，發(fā)出柔和的白光。當(dāng)日光燈正常工作時(shí)，燈管的電阻變得很小，只允許通過(guò)不大的電流。日光燈使用的是交變電流，其大小和方向都在不斷變化。鎮(zhèn)流器中的線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流8夢(mèng)海教育助你實(shí)現(xiàn)青春的夢(mèng)想v1.0可編輯可修改的變化。這時(shí)，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用 七、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1、渦流的產(chǎn)生及特點(diǎn)：定義：塊狀金屬在變化的磁場(chǎng)中，或在磁場(chǎng)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)自成閉合回路，很像水的旋渦，故叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。渦流的利用：1）如圖所示的高頻感應(yīng)爐，利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)熔化金屬。交流電的頻率越高， 金屬熔爐中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大，金屬材料的電阻率越小，產(chǎn)生的渦流熱效應(yīng)就越強(qiáng)。2）高頻感應(yīng)爐優(yōu)點(diǎn)：速度快