06 高二物理重难点知识汇总 法拉第电磁感应定律
展开高二物理重难点知识汇总第六讲 法拉第电磁感应定律 重难点讲解一、感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。（1）感应电动势的存在与电路是否闭合无关。 （2）感应电动势是形成感应电流的必要条件。有感应电动势（电源），不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势。 二、法拉第电磁感应定律 1．定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 2．公式：。 式中为线圈匝数，是磁通量的变化率，注意它和磁通量西以及磁通量的变化量的区别。 式中电动势的单位是伏（）、磁通量的单位是韦伯（），时间的单位是秒（）。（1）感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率，而与的大小、的大小没有必然的联系，和电路的电阻无关；感应电流的大小和及回路总电阻有关。 （2）磁通量的变化率是图象上某点切线的斜率。 （3）公式中，为比例常数，当、、均取国际单位时，，所以有。 若线圈有匝，则相当于个相同的电动势串联，所以整个线圈中电动势为。（4）磁通量发生变化有三种方式：一是仅由的变化引起，，；二是仅由的变化引起，，；三是磁感应强度和线圈面积均不变，而线圈绕过线圈平面内的某一轴转动，此时。 三、导体做切割磁感线运动时的感应电动势的表达式： 应用公式时应注意： （1）当或时，，即导体运动的方向和磁感线平行时，不切割磁感线，感应电动势为零。当时，，即当导体运动的方向跟导体本身垂直又和磁感线垂直时，感应电动势最大。 （2）如果是某时刻的瞬时速度，则也是该时刻的瞬时感应电动势；若为平均速度，则也为平均感应电动势。 （3）若导线是曲折的，则应是导线的有效切割长度，即导线两端点在、所决定平面的垂线上的长度。如图甲所示的三种情况下感应电动势相同；如图乙所示的半径为的圆弧形导体垂直切割磁感线时，感应电动势。 （4）公式中和导体本身垂直，和导体本身垂直，是和的夹角。四、反电动势 当电动机通电转动时，线圈中会产生削弱电源电动势的感应电动势，这个电动势通常称为反电动势。（1）反电动势的作用是阻碍线圈的转动。 （2）反电动势阻碍转动的过程，是电路中电能向其他形式的能转化的过程。 （3）如果电动机工作时由于机械阻力过大而停止转动，这时没有了反电动势，电阻很小的线圈直接接在电源两端，电流会很大，很容易烧毁电动机。 （4）由于反电动势的存在，使回路中的电流，所以在有反电动势工作的电路中，不能用闭合电路的欧姆定律直接计算电流。五、区别磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率 （1）物理意义不同：磁通量西表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少；磁通量的变化量表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少；磁通量的变化率表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢。 （2）穿过一个平面的磁通量大，磁通量的变化量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；穿过一个平面的磁通量的变化量大，磁通量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；穿过一个平面的磁通量的变化率大，磁通量和磁通量的变化量都不一定大。（3）感应电动势E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率，而与的大小、的大小没有必然的联系，与电路的电阻无关。 六、公式和的区别与联系 1．区别 （1）研究对象不同：的研究对象是一个回路；的研究对象是在磁场中运动的一段导体。 （2）适用范围不同：具有普遍性，无论什么方式引起Φ的变化都适用；只适用于一段导线切割磁感线的情况。 （3）条件不同：不一定是匀强磁场；中的、、应取两两互相垂直的分量，可采用投影的办法。 （4）物理意义不同：求的是时间内的平均感应电动势，与某段时间或某个过程相对应；求的是瞬时感应电动势，与某个时刻或某个位置相对应。 2．联系 （1）是由在一定条件下推导出来的。 （2）只有、、三者大小、方向均不变时，在出时间内的平均感应电动势才和它在任意时刻产生的瞬时电动势相同。 （3）公式中的若代入，则求出的为平均感应电动势。 七、电磁感应现象中感应电荷量的计算方法 设感应电动势的平均值用来表示，在的时间内 ，， 则 ．其中对应某过程中磁通量的变化，为电路的总电阻，为回路的匝数。用可求一段时间内通过某一导体横截面的电荷量。 八、导体棒在匀强磁场中转动产生感应电动势的求法 如图所示，长为的导体棒以为圆心、以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中匀速转动，则棒切割磁感线，产生电动势。其电动势的大小可从两个角度分析： （1）棒上各点速度不同，其平均速度为，利用知，棒上电动势大小为。（2）如果经过时间，则棒扫过的面积为，磁通量的变化量，由棒上的电动势大小为知，棒上的电动势大小为． 九、线圈匝数在解题中的正确使用 在磁场和电磁感应习题中，常遇到线圈是单匝还是匝的题设条件，到底什么情况下选用，什么情况下不要选用，下面总结这方面的选用规律。 （1）不选用匝数 在直接应用公式求磁通量中、磁通量的变化量、磁通量的变化率时，匝数不必选用，即、、的大小不受线圈匝数的影响。 （2）要选用匝数 求感应电动势时要选用线圈匝数，不论是定义式，还是切割式，每一匝线圈（或线圈的一部分）相当于一个电源，线圈匝数越多，意味着串联的电源越多，说明E与线圈匝数相关。 （3）灵活选用匝数 凡是涉及线圈电阻的问题时要因题而异，灵活选用匝数。因为电阻与导线长度成正比，线圈匝数不同，导线总长度也就不同。所以，当题意明确线圈的总电阻时，不必选用匝数。
