第二章 电磁感应 知识清单 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

选修二知识清单系列（二） 第二章 电磁感应 知识清单 一、楞次定律 1、定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 说明：定律中“阻碍”指的是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化；阻碍并不是阻止，它阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身；它只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行。 2、右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。用来确定闭合回路中部分导体做切割磁感线运动时感应电流方向。 3、楞次定律的应用步骤： （1）首先，明确引起感应电流的磁场方向； （2）其次，判断穿过闭合回路的磁通量的变化情况； （3）再次，确定感应电流的磁场方向； （4）最后，根据安培定则确定感应电流的方向。 4、楞次定律的推论：　 “增反减同”、“来拒去留”、“增缩减扩”。 5、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 基本现象 因果关系 应用规律 运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则 磁场对运动电荷、电流有作用力 因电受力 左手定则 部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则 闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律 2、 两种电动势 （一）感生电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势。 2、产生条件：只要穿过回路的磁通量发生改变，就会产生感应电动势，与电路是否闭合无关。 3、方向判断：产生感应电动势的那部分导体相当于电源，其内部感应电流的方向从电源负极指向正极。 4、大小：——法拉第电磁感应定律 （1）内容：闭合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：E＝n。 说明： （1）感应电动势的大小取决于，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然的关系。 （2）磁通量的变化率，是Φ－t图像上某点切线的斜率。 （3）E＝n只表示感应电动势的大小，计算时ΔΦ应取绝对值。 （4）计算感应电动势的三种类型 ①S不变，B变化：E＝nS ②B不变，S变化：E＝nB ③B和S均变化：E＝n （5）计算电磁感应中的电荷量Q＝n 推导：电路中的平均电流：I＝＝；通过回路截面的电荷量：Q＝IΔt＝n。 （二）动生电动势 1、定义：导体切割磁感线运动时产生的电动势。 2、大小：（1）平动切割E＝Blv；（2）转动切割：E＝Bl2ω。 3、方向判断：右手定则。. 三、电磁感应中的电路 1、内电路和外电路：切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈相当于电源，该部分导体或线圈相当于内电路，其余部分是外电路。 2、电源电动势：E＝Blv或E＝n。 3、解题思路 四、涡流 1、定义：由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流。 2、说明： （1）涡流的本质：电磁感应现象. （2）产生涡流的两种情况： ①块状金属放在变化的磁场中． ②块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． （3）产生涡流时的能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能. ①金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能． ②如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能． 3、特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 4、应用：(1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉；(2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。 5、防止： 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大导致浪费能量，损坏电器。 (1)增大铁芯材料的电阻率； (2)用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。 五、电磁阻尼和电磁驱动 1、电磁阻尼 （1）概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动的现象。 （2）应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。 2、电磁驱动 （1）概念：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象。 （2）应用：交流感应电动机。 六、互感和自感 （一）互感现象 1、互感和互感电动势：没有导线相连的两个线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感，这种感应电动势叫作互感电动势。 2、应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的。 3、危害：互。感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。 （二）自感现象 1、自感和自感电动势：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势． 2、自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。 3、自感电动势的大小：E＝L，是电流的变化率；L是自感系数。 4、自感系数：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关，单位：亨利(H)，简称亨。 5、对自感现象的分析 (1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果。 6、通电自感和断电自感 项目 电路 现象 自感电动势的作用 通电 自感 接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐地亮起来 阻碍电流的增大 断电 自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗，直至熄灭 阻碍电流的减小 （三）磁场的能量 1、线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中。 2、线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。 七、电磁感应中的常见题型及解题依据 （一）力、能量、动量三大观点解决问题 1、应用力学观点研究电磁感应中的运动问题。 安培力是联系力和电的桥梁，是分析电磁感应中动力学问题的关键物理量。 （1）电磁感应中安培力的特点 ①安培力与速度关系 推导： F＝ ②安培力做功与电能的关系:电磁感应中克服安培力做的功等于产生的电能。 ③安培力的冲量与电荷量的关系:安培力的冲量BlI·Δt＝Blq。 （2）电磁感应中力和电的关系 （3）电磁感应中的动态分析 在此类问题中，不论加速运动还是减速运动，加速度总是逐渐减小，最后做匀速运动．具体思路如下： 导体受外力运动感应电动势感应电流导体受安培力―→合力变化加速度变化―→速度变化―→临界状态。 2、 能量观点在电磁感应中的应用 （1）电磁感应中的能量转化 （2）求解焦耳热Q的三种方法 3、动量观点在电磁感应中的应用 （1）动量定理在电磁感应中的应用 在电磁感应中用动量定理时，通常将下面两式结合应用：BLI·Δt＝Δ(mv)；q＝IΔt＝n。 （2）动量守恒在电磁感应中的应用 在“双棒切割”系统中，在只有安培力作用下，系统的合力为0，通常应用动量守恒求解。 （二）电磁感应中的“杆—轨”模型 1、“单杆”模型如图，金属导轨水平光滑，导轨间距为L，导体棒的质量为m，回路总电阻为R.导体棒在水平力F的作用下运动，进入磁场时的速度为v0，导体棒在磁场中的运动情况分析如下： （1）“单杆＋电源”模型 如图，轨道水平光滑，金属杆ab质量为m、电阻不计，两导轨间距为L.闭合S后，ab杆受安培力加速运动，感应电动势与电源方向相反，电流I＝.　杆ab速度v↑⇒感应电动势BLv↑⇒I↓⇒安培力F＝BIL↓⇒加速度a↓，当BLv＝E时，杆做匀速运动，v最大，且vm＝。 （2）“单杆＋电容”模型 如图，轨道水平光滑，杆ab质量为m，电阻不计，两导轨间距为L，拉力F恒定，开始时a＝，杆ab速度v↑⇒感应电动势E＝BLv↑。经过Δt速度为v＋Δv，感应电动势E′＝BL(v＋Δv)，Δt时间内流入电容器的电荷量ΔQ＝CΔU＝C(E′－E)＝CBLΔv，电流I＝＝CBL＝CBLa，安培力F安＝BLI＝CB2L2a，F－F安＝ma a＝，所以杆以恒定的加速度做匀加速运动。 2、“双杆”模型 （1）“一动一静”模型 ①对“静杆”，应用平衡条件建立关系式。 ②对“动杆”，分析运动的过程，最常见的两种情况： A、在恒力作用下运动，确定其“收尾状态”——匀速运动。 B、做匀变速直线运动，作用力随时间按线性规律变化。 （2）“两杆都动”模型 ①注意两杆感应电动势的指向，回路中的总电动势等于两个感应电动势的代数和(相加或相减)。 ②注意两杆的“收尾状态”，在例3中，两杆最后的速度相同；在例4中，两杆最后的加速度相同。 （三）电路与图象问题 1、电磁感应中电路知识的关系 2、电磁感应图象与规律的关系 B－t、Φ－t图象E－t图象I－t、U－t图象F－t、v－t图象 1 学科网（北京）股份有限公司 $$