電場磁場電磁感應(yīng)基本知識(shí)點(diǎn)回顧

1、電場磁場電磁感應(yīng)基本知識(shí)點(diǎn)回顧一：電場1 .電場強(qiáng)度（1）場強(qiáng)定義式：E=（其中F為檢驗(yàn)電荷所受電場力，q為檢驗(yàn)電荷q電量，但場強(qiáng)與F、q均無關(guān)，而由場源電荷及該點(diǎn)位置決定）本公式適用于任意電場（2）真空中點(diǎn)電荷電場場強(qiáng)：E=kgr本公式僅適用于真空中的點(diǎn)電荷2 .電勢差表達(dá)式：UAB=WAB（兩點(diǎn)電勢差與Wab、q無關(guān)）q勻強(qiáng)電場中：U=Ed（其中d為電場中兩點(diǎn)沿電場線方向的距離）3 .電勢能（1）表達(dá)式：WAB=Uabq二：磁場1、磁感應(yīng)強(qiáng)度表示磁場強(qiáng)弱的物理量.是矢量.大小：B=F/Il（電流方向與磁感線垂直時(shí)的公式）方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針N極受力方向；是小磁針靜止

2、時(shí)N極的指向.不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向.單位：牛/安米，也叫特斯拉，國際單位制單位符號(hào)T.2、磁通量與磁通密度1 .磁通量：穿過某一面積磁力線條數(shù)，是標(biāo)量.2 .磁通密度B:垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度，是矢量.3 .二者關(guān)系：8=蟲/$（當(dāng)B與面垂直時(shí)），=BScos0,ScosO為面積垂直于B方向上的投影，。是B與S法線的夾角.3、安培力（左手定則）1 .安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力2 .安培力的計(jì)算公式：F=BILsin0（。是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)，即0=900,此時(shí)安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場方向平

3、行時(shí)，即0=00,此時(shí)安培力有最小值，F(xiàn)=0N;00vBv900時(shí)，安培力F介于0和最大值之間.4、洛侖茲力（左手定則）磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1 .洛倫茲力的公式：f=qvBsin0,。是V、B之間的夾角.三、電磁感應(yīng)E=BLv右手定則（感應(yīng)電流的方向磁感線方向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向）伸開右手，讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四肢所指的方向就是感應(yīng)電流的方向歸納：左、右手定則的應(yīng)用電磁感應(yīng)1、磁通量9、磁通量變化、磁通量變化率對比表.t磁通量中磁通量變化磁通量變化率一At物理息義某時(shí)刻穿過磁場中某個(gè)面的磁感線條數(shù)穿過某個(gè)面的磁通量隨時(shí)間

4、的變化量表述磁場中穿過某個(gè)面的磁通量變化快慢的物理量大小計(jì)算G=BS_L,S_L為與B垂直的面積，不垂直式，取S在與B垂直方向上的投影6=62-61,或G=BAS,或6=SABcAS-=B或t&9-AB二BAt&注息問題若穿過某個(gè)回后方向相反的磁場，則不能直接用6=B,S,應(yīng)考慮相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量開始和轉(zhuǎn)過1800時(shí)平面都與磁場垂直，但穿過平面的磁通量是/、同的，一正一負(fù)，其中=B=BS,而/、是零既不表示磁通量的大小也/、表小磁通里變化的多少，在G=t圖像中，可用圖線的斜率表示2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與電流磁效應(yīng)的比較電磁感應(yīng)現(xiàn)象電流磁效應(yīng)關(guān)系利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象電流產(chǎn)生磁場

5、電能夠生磁，磁能夠生電3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的條件比較產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就后感應(yīng)電流產(chǎn)生，即產(chǎn)生感業(yè)電流的條件有兩個(gè)：電路為閉合回路回路中磁通量發(fā)生變化，力#0產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件不管電路閉合與否，只要電路中磁通量發(fā)生變化，電路中就后感應(yīng)電動(dòng)勢廣生4、感應(yīng)電動(dòng)勢在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生感應(yīng)電流比存在感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電路斷開時(shí)沒有電流，但感應(yīng)電動(dòng)勢仍然存在。(1) 電路不論閉合與否，只要有一部分導(dǎo)體切割磁感線，則這部分導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，它相當(dāng)于一個(gè)電源(2) 不論電路閉合與否，只要電路

6、中的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，磁通量發(fā)生變化的那部分相當(dāng)于電源。6,5、公式E=n與E=BLvsin日的區(qū)別與聯(lián)系：tE=ntE=BLvsin0區(qū)別(1)求的是At時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢，E與某段時(shí)間或某個(gè)過程相對應(yīng)(1)求的是瞬間感應(yīng)電動(dòng)勢，E與某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位直相對應(yīng)(2)求的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢，整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢為零時(shí)，其回路中某段導(dǎo)體的(2)求的是回路中一部分導(dǎo)體切割磁感線是產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(3)由于是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢，因此電源部分不容易確定(3)由于是一部分導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，該部分就相當(dāng)于電源。聯(lián)系公式E=n和E=BLvsin日是統(tǒng)一的，當(dāng)N一0時(shí)，

7、E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)t勢，只是由于高中數(shù)學(xué)知識(shí)所限，現(xiàn)在還不能這樣求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，而公式E=BLvsin0中的v若代入v,則求出的E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢6、楞次定律(1)感應(yīng)電流方向的判定方法方法內(nèi)容及方法使用范圍楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，這就是楞次定律運(yùn)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的步驟：1)分析穿過閉合回路的原磁場方向；2)分析穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；3)根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場的方向；4)利用安培定則判定感應(yīng)電流的方向、使用與磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況)右手定則伸開右手，讓大拇指跟其

8、余四指垂閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁直，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。感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感泡電流的情況(2)楞次定律中“阻礙”的含義誰阻礙誰感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙磁通量增加時(shí)，阻礙其增加，感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用；磁通量減少時(shí)，阻礙其減少，感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致，起補(bǔ)償作用結(jié)果如何“阻礙”不是“阻止”，只是延緩了磁通量的變化，但這種變化仍繼續(xù)進(jìn)行(3)對楞次定律中“阻礙”的含義還可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是要

9、阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因1)阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化;2)阻礙相對運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留”3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小趨勢；4)阻礙原電流的變化。7、電磁感應(yīng)中的圖像問題(1)圖像問題圖像類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量中、感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像，即B-t圖像、-t圖像、E-t圖像和I-t圖像(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像，即E-x圖像和I-x圖像問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識(shí)左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)

10、定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)等(3) 解決這類問題的基本方法1)明確圖像的種類，是B-t圖像還是-t圖像、或者E-t圖像和I-t圖像2)分析電磁感應(yīng)的具體過程3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律列出函數(shù)方程。4)根據(jù)函數(shù)方程，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如斜率及其變化，兩軸的截距等。5)畫圖像或判斷圖像。8、自感渦流(1)通電自感和斷電自感比較通電自感斷電自感電路圖器材要求Ai、A2同規(guī)格，R=Rl,L較大L很大(有鐵芯)，RlRa現(xiàn)象在S閉合瞬間，A2燈立即亮起來，Ai燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí)，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后，重做實(shí)驗(yàn)，開關(guān)S斷開時(shí)，會(huì)看到燈A較快熄滅)原因由

11、于開關(guān)S閉合時(shí)，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙了電流的增大，是流過Ai燈的電流比流過A2燈的電流增加的慢開關(guān)S斷開時(shí)，流過線圈L的電流減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；在S斷開后，通過L的電流反向通過電燈A且由于RlRa，使得流過A燈的電流在開關(guān)斷開瞬間突然增大，從而使A燈的發(fā)光功率突然變大能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能(2)自感電動(dòng)勢和自感系數(shù)II1)自感電動(dòng)勢：E=L，式中為電流的變化率，L為自感系數(shù)。.：t.：t2)自感系數(shù)：自感系數(shù)的大小由線圈本身的特性決定，線圈越長，單位長度的匝數(shù)越多，橫截面積越大，自感系數(shù)越大，若

12、線圈中加有鐵芯，自感系數(shù)會(huì)更大。(3)渦流渦流的產(chǎn)生渦流實(shí)際上是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只要把金屬塊放在變化的磁場中，或者是讓金屬塊在磁場中運(yùn)動(dòng)，金屬塊中均可產(chǎn)生渦流渦流的減少在各種電機(jī)和變壓器中，為了減少渦流，在電機(jī)和變壓器上通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成的鐵芯渦流的利用冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐就是利用強(qiáng)大的渦流使金屬盡快熔化，電學(xué)測量儀表的指針快速停止擺動(dòng)也是利用鋁框在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的渦流，家用電磁爐也是利用渦流原理制成的9、電磁感應(yīng)中的“棒-軌”模型(1)一根導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上滑動(dòng)類型“電-動(dòng)-電”型“動(dòng)-電-動(dòng)”型示息圖導(dǎo)軌間距L,導(dǎo)體棒質(zhì)量m,電阻R,導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間距L,導(dǎo)體

13、棒質(zhì)量m,電阻R,導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)。運(yùn)動(dòng)分析S閉合，棒ab受安培力F=，此時(shí)RBLE一人一，a=，棒ab速度vT一感應(yīng)電動(dòng)勢mRBLvT一電流IJ一安培力F=BILJ一力口速度aJ,當(dāng)安培力F=0時(shí),a=0,v最大棒ab釋放后下滑，此日a=gsinct，棒ab速度vT一感應(yīng)電動(dòng)勢BLvT一電流I=J一安培力F=BILJ一加速度aRJ,當(dāng)宏培力F=mgsinct時(shí),a=0,v取大最終狀態(tài)棒做加速度逐漸減小得加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)，最大速度Vm=E/BL棒做加速度逐漸減小得加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)，最大速度mgRsinavm22BL(3)兩根導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上滑動(dòng)類型光滑平行導(dǎo)軌光滑不等距導(dǎo)軌示息

14、圖導(dǎo)體棒質(zhì)量m1、m2,電阻r1、r2,導(dǎo)軌間距L,電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)體棒質(zhì)量m1、m2,電阻r1、r2,導(dǎo)軌間距Li=2L2,電阻忽略不計(jì)穩(wěn)態(tài)分析桿MN做加速度逐漸減小得減速運(yùn)動(dòng)，桿PQ做加速度逐漸減小得加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿的加速度為零，以相等的速度勻速運(yùn)動(dòng)。桿MN做加速度逐漸減小得減速運(yùn)動(dòng)，桿PQ做加速度逐漸減小得加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿的加速度為零，兩桿的速度之比為1:2示息圖導(dǎo)體棒質(zhì)量m1、m2,電阻1、2,導(dǎo)軌間距L,電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)體棒質(zhì)量m1、m2,電阻小收，導(dǎo)軌間距Li=2L2,電阻忽略不計(jì)穩(wěn)態(tài)分析桿MN做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng)，桿PQ做加速度逐漸減小得加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿以

15、相同的加速度做勻變速直線運(yùn)動(dòng)桿MN做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng)，桿PQ做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，但桿PQ的加速度大于桿MN的加速度安培力和洛倫茲力的概念1、洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中所受到的力稱為洛倫茲力，即磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。荷蘭物理學(xué)家洛侖茲(18531928)首先提出了運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場和磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)，為紀(jì)念他，人們稱這種力為洛侖茲力。洛倫茲力的公式是f=qvB(適用條件：磁場是勻強(qiáng)磁場，v與B方向垂直)。式中q、v分別是點(diǎn)電荷的電量和速度；B是點(diǎn)電荷所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。v與B方向不垂直時(shí)，洛倫茲力的大小是f=|q|vBsin0,其中。是v

16、和B的夾角。洛倫茲力的方向遵循左手定則。由于洛倫茲力始終垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向，所以它對電荷不作功，不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速率和動(dòng)能，只能改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向使之偏轉(zhuǎn)。洛倫茲力既適用于宏觀電荷，也適用于微觀荷電粒子。電流元在磁場中所受安培力就是其中運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。導(dǎo)體回路在恒定磁場中運(yùn)動(dòng)，使其中磁通量變化而產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢也是洛倫茲力的結(jié)果，洛倫茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電力。2、安培力：磁場對電流的作用力通常稱為安培力，這是為了紀(jì)念安培在研究磁場對通電導(dǎo)線的作用方面的杰出貢獻(xiàn)而命名的。大量實(shí)驗(yàn)表明，垂直于磁場的一段通電導(dǎo)線，在磁場中某處受到的安培力的大小F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線的長度L的乘

17、積成正比。即：電流為I、長為L的直導(dǎo)線，在勻強(qiáng)磁場B中受到的安培力大小為：F=ILBsin(I,B),電動(dòng)機(jī)的工作原理就是基于此式，其中(I,B)為電流方向與磁場方向間的夾角。安培力的方向由左手定則判定。對于任意形狀的電流受非勻強(qiáng)磁場的作用力，可把電流分解為許多段電流元IL,每段電流元處的磁場B可看成勻強(qiáng)磁場，受的安培力為F=IL-Bsin(I,B),把這許多安培力加起來就是整個(gè)電流受的力。應(yīng)該注意，當(dāng)電流方向與磁場方向相同或相反時(shí)，即(I,B)=0或TT時(shí)，電流不受磁場力作用。當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大為F=ILB。安培力的實(shí)質(zhì)是形成電流的定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的合力

18、。磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這是從實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)論。同樣，當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場垂直時(shí)不受洛倫茲力作用，也是從實(shí)驗(yàn)觀察中得知的。當(dāng)電流方向與磁場平行時(shí)，電荷的定向移動(dòng)方向也與磁場方向平行，所受洛倫茲力為零，它們的合力安培力也為零。洛倫茲力不做功是因?yàn)榱Φ姆较蚺c粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，根據(jù)功的公式W=FScosz,a=90度時(shí)W=Q而安培力是與導(dǎo)線中的電流方向垂直，與導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向并不一定垂直，一般遇到的情況大多是在同一直線上的，所以安培力做功不為零。磁通量小、磁通量的變化A小及磁通量變化率APAt是磁場理論中很重要的基本概念。1、磁通量4磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積叫做穿過這個(gè)面積的磁通量,定義式為=BSo如果面積S與磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直，可將磁感應(yīng)