完整word版高中物理选修32第一章知识点详解版

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1、第一章 电磁感应 知识点总结 一、电磁感应现象 . 1、电磁感应现象与感应电流（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。 （2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。 二、产生感应电流的条件 1、产生感应电流的条件：闭合电路中磁通量发生变化。 2、产生感应电流的方法 . （1）磁铁运动。 （2）闭合电路一部分运动。 （3）磁场强度B变化或有效面积S变化。 注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。 3、对“磁通量变化”需注意的两点 . （1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量

2、计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。 （2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。 4、分析是否产生感应电流的思路方法 . （1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件： 回路是闭合导体回路。 穿过闭合回路的磁通量发生变化。 注意：第点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。 （2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况： 穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化

3、。 闭合回路的面积S发生变化。 磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。 三、感应电流的方向 1、楞次定律 . （1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁 通量的变化。 凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。 凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。 （2）楞次定律的因果关系： 闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。 （3）“阻碍”的含义 . “阻碍”可能是“反抗”，也可能是“

4、补偿”. 当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。（“增反减同”） “阻碍”不等于“阻止”，而是“延缓”. 感应电流的磁场不能阻止原磁通量的变化，只是延缓了原磁通量的变化。当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加，不影响磁通量最终的增加量；当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但

5、磁通量仍在减少，不影响磁通量最终的减少量。即感应电流的磁场延缓了原磁通量的变化，而不能使原磁通量停止变化，该变化多少磁通量最后还是变化多少磁通量。 “阻碍”不意味着“相反”. 在理解楞次定律时，不能把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向与原磁场的方向相反。事实上，它们可能同向，也可能反向。（“增反减同”） （4）“阻碍”的作用 . 楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在客服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化成电能。 （5）“阻碍”的形式 . 感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）引起感应电流的 原因（1）就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化（.“增反减同”）

6、 （2）就电流而言，感应电流的磁场阻碍原电流的变化，即原电流增大时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相反；原电流减小时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相同. （“增反减同”） （3）就相对运动而言，由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动.（“来拒去留”） （4）就闭合电路的面积而言，电磁感应应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化.（“增缩减扩”） （6）适用范围：一切电磁感应现象 . （7）研究对象：整个回路 . （8）使用楞次定律的步骤： 明确（引起感应电流的）原磁场的方向 . 明确穿过闭合电路的磁通量（指合磁通量）是增加还是减少 . 根

7、据楞次定律确定感应电流的磁场方向 . 利用安培定则确定感应电流的方向 . . 、右手定则2 （1）内容：伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直（或倾斜）从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。 （2）作用：判断感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系。 （3）适用范围：导体切割磁感线。 （4）研究对象：回路中的一部分导体。 （5）右手定则与楞次定律的联系和区别 . 联系：右手定则可以看作是楞次定律在导体运动情况下的特殊运用，用右手定则和楞次定律判断感应电流的方向，结果是一致的。 区别：右手定则只适用于导体切割磁感线的

8、情况（产生的是“动生电流”），不适合导体不运动，磁场或者面积变化的情况，即当产生“感生电流时，不能用右手定则进行判断感应电流的方向。也就是说，楞次定律的适用范围更广，但是在导体切割磁感线的情况下用右手定则更容易判断。 3、“三定则” . 比较项目 右 手 定 则 左 手 定 则 安 培 定 则 基本现象 部分导体切割磁感线 磁场对运动电荷、电流的作用力 运动电荷、电流产生磁场 作用判断磁场B、速度v、感 应电流I方向关系判断磁场B、电流I、磁场力F方向 电流与其产生的磁场间的方向关系 图例 v （因） （果） （因） （果） （因） B B F （果） 因果关系因动而电 因电而动 电流磁场 应

9、用实例 发电机 电动机 电磁铁【小技巧】：左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。 四、法拉第电磁感应定律 . 1、法拉第电磁感应定律 . （1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。 ?EE?n（ 2（）公式：n匝线圈）. 或（单匝线圈） ?t?t 对表达式的理解： ?E?kE?k，k为比例常数，当E、 。对于公式、 Et ?t?t?t?E? 。若线圈有，所以有k均取国际单位时，=1n匝，且穿过每匝线圈的磁 t?串联，所以整

10、个线圈中电动势个相同的电动势通量变化率相同，则相当于nt?nE?（本式是确定感应电动势的普遍规律，适用于所有电路，此时电路为 t? . 不一定闭合）?nE?在 中（这里的取绝对值，所以此公式只计算感应电动势E的大小，t?（即的方向根据楞次定律或右手定则判断），E的大小是由匝数及磁通量的变化率E之间无大小上的必然联系（类比学习：磁通量变化的快慢）决定的，与或 v的关系）。关系类似于a、v和?n?EE?n趋于零时，较长时，t求出的是平均感应电动势；当当 tt?t 求出的是瞬时感应电动势。 . =BLv的推导过程 2、Ev以速度B ，ab如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是 ?

11、 匀速切割磁感线，求产生的感应电动势. t）S=L（v 推导：回路在时间t内增大的面积为：. t = BS= BLv穿过回路的磁通量的变化为： 产生的感应电动势为：?BLv?t?E?BLv ?t?t （v是相对于磁场的速度）. 若导体斜切磁感线（即导线运动方向与导线本身垂直， 但跟磁感强度方向有夹角），如图所示，则感应电动势为 E=BLvsin （斜切情况也可理解成将B分解成平行于v和垂直于v两个分量） 3、E=BLv的四个特性 . （1）相互垂直性 . 公式E=BLv是在一定得条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需要B、L、v三者相互垂直，实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计

12、算。 若B、L、v三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行，感应电动势为零。 （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(vsin)或E=Bv(Lsin) E = B2Rv 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

13、，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。 ?nE?和E=BLvsin的区别和联系 . 4、公式 ?t（1）两公式比较 . ?nE? t?BLvsin E= 区 别研究对象 整个闭合电路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 适用范围各种电磁感应现象 只适用于导体切割磁感线运动的情况 计算结果一般情况下，求得的是t内的平均感应电动势 一般情况下，求得的是某一时刻的瞬时感应电动势 适用情形常用于磁感应强度B变化所产生

14、的电磁感应现象（磁场变化型） 常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应（切割型）现象 联系?nE?在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定是由BlvsinE=?t律的一个推论或者特殊应用。 （2）两个公式的选用 . 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。 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?n?E t）等问题，应选用. 荷量（q=I ?t 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=BLvsin 。 5、感应电动势的两种求解方法 . ?n?E求解 （1）用公式.

15、?t?nE?是普遍适用的公式，当 仅由磁场的变化引起时，该式可表示为 ?t?BE?nS；若磁感应强度B不变，仅由回路在垂直于磁场方向上得面积S的 t?S?B?nE并非线圈的面积，而是线S变化引起时，则可表示为公式，注意此时t? 圈内部磁场的面积。 . 求解 （2）用公式E=BLvsin三者相互垂直的情L、vE=BLv，此时只适用于B、 若导体平动垂直切割磁感线，则 况。P4BLvsin（此点参考 若导体平动但不垂直切割磁感线，E= 的推导过程”）。“ E=BLv 、反电动势. 6 b端，用左手定则可判 电源通电后，电流从导体棒的a端流向 ab棒由静止向右加速运动，断ab棒受到的安培力水平向右，

16、则 ，从而产生感应电动势ab棒向右运动后，会切割磁感线，（如图）而 此感应电动势的阻碍电路中原来的电流，即感应电动势的方向跟 。外加电压的方向相反，这个感应电动势称为“反电动势”. 五、电磁感应规律的应用 . 1、法拉第电机 . ）电机模型（1 . ）原理：应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势。（2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。12?BL?E 为角速度）L为棒的长度， 大小： （其中2 对此公式的推导有两种理解方式： ?n?E E=BLv t? 如果经过时间t ，则棒扫过的面积为 ?t1其平均速度为棒上中点棒上各点速度不同，22?L

17、?S?t?L? 1?22?r?vL?BLvE。利用=的速度：中2 磁通量的变化量为： 知，棒上的感应电动势大小为：?1t?11?222?t?BLL?BL?L?B?S?B?E?BLBLv? ?2222?E 知，棒上得感应电动势大小为由t?12?tBL?1?22?BL?E 2t?t?1?Lv?r?来推导，此种推导方式方便于理配合平均速度= 建议选用EBLv中2 解和记忆。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 方向：，用右手定则或楞次定律的电流方向一致。产生感应电动势的那部分电路就是电源的电流方向，所以此电流方向就是感所判断出的感应电动势的方向，就是电源内部 应电动势的

18、方向。判断出感应电动势方向后，进而可判断电路中各点电势的高低。 、电磁感应中的电路问题 . 2 1）解决与电路相联系的电磁感应问题的基本步骤和方法： （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。 用楞次定律确定感应电动势的方向。 用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小， 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。 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。 弧所AB的封闭金属圆环，环上D=0.80m【例1】 用电阻为18的均匀导线弯成图中直径的匀强磁场中，磁场.50T60。将圆环垂直于磁感线方向固定在磁感应强

19、度B=0对圆心角为的速/s.0m3方向垂直于纸面向里。一根每米电阻为1.25的直导线PQ，沿圆环平面向左以，当垂直），滑行中直导线与圆环紧密接触（忽略接触处电阻）度匀速滑行（速度方向与PQ AB位置时，求：它通过环上 段产生的感应电动势，并指明该段直导线中电流的方向1）直导线AB （ ）此时圆环上发热损耗的电功率 （2 解：（1）设直导线AB段的长度为l ，直导线AB段产生的感应电动势为E ，根据几何关系知 D?0.40ml? 2V0?.6?Blv0.50.43V?E 则直导线 AB 段产生的感应电动势为 A端电势高于B，B向A段中感应电流的方向由AB直导线运用右手定则可判定， 端。 60?1

20、8?R?3? AB的电阻为（2）此时圆环上劣弧 AB360?360?60?R18?15? ACB 优弧的电阻为 ACB360?R?R3?15ACBAB?2.5?R?RR并联后的总电阻为则与 ACBAB并15?R3?RACBAB AB段直导线电阻为电源，内电阻为r =1.250.40=0.50 . 则此时圆环上发热损耗的电功率 E0.6222?2.5W?0.10)?R?()P?I?R(W 并热并R?r2.5?0.5并 3、电磁感应中的能量转换 . 【详细见专题三】 在电磁感应现象中，磁场能可以转化为电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。 在电磁感应现象中，通过克服安培力

21、做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做多少功，就产生多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。 所以，电磁感应现象符合能量守恒定律。 4、电磁感应中的电容问题 . 【详细见专题四】 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。 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

22、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）自感电动势的两个特点： 特点一：自感电动势的作用. 自感电动势阻碍自身电流的变化，但是不能阻止，且自感电动势阻碍自身电流变化的结果，会对其他电路元件的电流产生影响。 特点二：自感电动势的大小. 跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，还跟线圈本身的特性有关，可用公式 I?L?E 表示，其中L为自感系数。t? ： 理想线圈（电阻为零的线圈） （4）自感现象的三个状态 通过线圈

23、的电流由无变有。 线圈通电瞬间状态 通过线圈的电流无变化。 线圈通电稳定状态 通过线圈的电流由有变无。 线圈断电瞬间状态 ：）自感现象的三个要点 （5 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。 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 当自感电流时由原电流的减少，自感电流的方向与原电流方向相反；（如通电瞬间） 引起时（如断电瞬间），自感电流的方向与原电流方向相同。 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（H）。 自感系数L的大小是由线圈

24、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。 （6）通电自感和断电自感的比较 电路 现象 自感电动势的作用 通接通电源的瞬间，灯电泡L马上变亮，而灯阻碍电流的增加 2自. 是逐渐变亮 泡L1 感 电路 现象 自感电动势的作用 续表 断断开开关的瞬间，灯泡L逐渐变暗，有时电1阻碍电流的减小 灯泡会闪亮一下，然自. 后逐渐变暗 感 . 断电自感中的“闪”与“不闪”问题辨析）7（ 关于“断电自感中小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下”这个问题，许多同学容 易混淆不清，下面就此问题讨论分析。 I1 并联，其电 如图所示，电路闭合处于稳定状态

25、时，线圈L和灯LR L ，方向都是从右到左。流分别为I和I21 灯 在断开开关K瞬间，L中原来的从右到左的电流I立即消失，1L I 断开的瞬间而由于线圈电流I由于自感不能突变，故在开关K22 R ，I方通过线圈L的电流应与断开前那瞬间的数值相同，都是为2 I的变小，不向还是从右到左，由于线圈的自感只是“阻碍” 2K 由于线圈是阻止I变小，所以I维持了一瞬间后开始逐渐减小，22 中有自左向右的电和灯构成闭合回路，所以在这段时间内灯L 流通过。熄灭LII，则在灯I 如果原来I，则在灯L熄灭之前要闪亮一下；如果原来1 221 之前不会闪亮一下。的大小来决定的电阻RL 原来的I和I哪一个大，要由线圈的

26、直流电阻R 和灯L21 ，则。如果RR II ；如果I .R ，则IR（分流原理）1122小于L的直流电阻R在断电自感现象中， 结论：灯泡L要闪亮一下再熄灭必须满足线圈 R 的电阻。灯L . 2、把我三个知识点速解自感问题 1（）自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感 电动势的方向与原来电流方向相同。 ）“阻碍”不是“阻止”。（2 “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。）当电流接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定，自感线圈相当于定值电阻，3 （ 自感线圈相；当电路断开瞬间，则自感线圈相当于导

27、线（短路）如果线圈没有电阻， 当于电源。 . 七、涡流现象及其应用 涡流现象：. 定义在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象 特点 电流在金属块内自成闭合回路，整块金属的电阻很小，涡流往往很强. （1）涡流热效应的应用：如电磁灶（即电磁炉）、高频感应炉等. 应用（2）涡流磁效应的应用：如涡流制动、涡流金属探测器、安检门等. 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 （1）途径一：增大铁芯材料的电阻率. 防止 . ）途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯，增大回路电阻，削弱涡流2（ 导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。涡流现象的规律：