2018高考備考物理重點(diǎn)知識(shí)：電磁感應(yīng)
2018-02-05 11:51:11好學(xué)實(shí)驗(yàn)室
下面給大家梳理了高三物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，大家可以按照這個(gè)方式梳理其他部分的知識(shí)點(diǎn)。
不要覺(jué)得高考復(fù)習(xí)時(shí)間緊張，那些知識(shí)點(diǎn)都寫(xiě)在書(shū)上看看就可以了，不必浪費(fèi)時(shí)間去總結(jié)了，其實(shí)這并不是浪費(fèi)時(shí)間，而是重要的復(fù)習(xí)方法。
書(shū)上的知識(shí)點(diǎn)那是書(shū)上的，只有自己梳理過(guò)、總結(jié)過(guò)的才能在自己的大腦中有更深刻的印象，也更有利于掌握知識(shí)。
高中物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象
因磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象我們誠(chéng)摯為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。具體來(lái)說(shuō)，閉合電路的一部分導(dǎo)體，做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流，我們把這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，導(dǎo)體中所產(chǎn)生的電流稱(chēng)為感應(yīng)電流。
法拉第電磁感應(yīng)定律概念
基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，大家開(kāi)始探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小到底怎么計(jì)算？法拉第對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)并得到了結(jié)論。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通變化率成正比。公式：E= -n(dΦ)/(dt)。對(duì)動(dòng)生的情況，還可用E=BLV來(lái)求。
電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)楞次定律來(lái)判定。高中物理wuli.in楞次定律指出：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通的變化。對(duì)于動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，同學(xué)們也可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，也就找出了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。需要注意的是，楞次定律的應(yīng)用更廣，其核心在”阻礙”二字上。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式
�。�1）E=n*ΔΦ/Δt（普適公式）{法拉第電磁感應(yīng)定律，E：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V)，n：感應(yīng)線(xiàn)圈匝數(shù)，ΔΦ，Δt磁通量的變化率}
�。�2）E=BLVsinA(切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)) E=BLV中的v和L不可以和磁感線(xiàn)平行，但可以不和磁感線(xiàn)垂直，其中sinA為v或L與磁感線(xiàn)的夾角。{L：有效長(zhǎng)度(m)}
�。�3）Em=nBSω（交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）{Em：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}
�。�4）E=B(L^2)ω/2（導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割）其中ω：角速度(rad/s)，V：速度(m/s)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，對(duì)其本質(zhì)的深入研究所揭示的電、磁場(chǎng)之間的聯(lián)系，對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立具有重大意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。
電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的關(guān)系
電磁感應(yīng)現(xiàn)象不應(yīng)與靜電感應(yīng)混淆。電磁感應(yīng)將電動(dòng)勢(shì)與通過(guò)電路的磁通量聯(lián)系起來(lái)，而靜電感應(yīng)則是使用另一帶電荷的物體使物體產(chǎn)生電荷的方法。
●電流的磁效應(yīng)：
把一根導(dǎo)線(xiàn)平行地放在磁場(chǎng)上方，給導(dǎo)線(xiàn)通電時(shí)，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。這說(shuō)明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為電流的磁效應(yīng)。
電流磁效應(yīng)現(xiàn)象：
磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用，磁鐵會(huì)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生力的作用，使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。電流和電流間的相互作用，有相互平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí)，觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是：同向電流相吸，異向電流相斥。
●電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)的意義：
�、匐姶鸥袘�(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門(mén)統(tǒng)一學(xué)科的誕生。
②電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件，開(kāi)辟了人類(lèi)的電器化時(shí)代。
�、垭姶鸥袘�(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，也體現(xiàn)了自然規(guī)律的和諧的對(duì)稱(chēng)美。
●對(duì)電磁感應(yīng)的理解：
電和磁之間有著必然的聯(lián)系，電能生磁，磁也一定能夠生電，但磁生電是有條件的，只有變化的磁場(chǎng)或相對(duì)位置的變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁生電表現(xiàn)為磁場(chǎng)的“變化”和“運(yùn)動(dòng)”。
引起電流的原因概括為五類(lèi)：
�、僮兓碾娏�。
�、谧兓拇艌�(chǎng)。
③運(yùn)動(dòng)的恒定電流。
�、苓\(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)。
�、菰诖艌�(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。
●磁通量：
閉合電路的面積與垂直穿過(guò)它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量，即Φ，θ為磁感線(xiàn)與線(xiàn)圈平面的夾角。
對(duì)磁通量Φ的說(shuō)明：
雖然閉合電路的面積與垂直穿過(guò)它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量，但是當(dāng)磁場(chǎng)與閉合電路的面積不垂直時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也有垂直閉合電路的分量磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直閉合電路面積的分量。
●產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：
一是電路閉合。
二是磁通量變化。
●楞次定律：
內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
●楞次定律的理解：
①感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不一定與原磁場(chǎng)方向相反，只是在原磁場(chǎng)的磁通量增大時(shí)兩者才相反；在磁通量減小時(shí)，兩者是同樣。
②“阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能“阻礙”其增加，而不能阻止其增加，即原磁通量還是要增加。
�、鄱杀旧聿](méi)有直接給定感應(yīng)電流的方向，只是給定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)間存在“阻礙”關(guān)系，要注意區(qū)分這兩個(gè)磁場(chǎng)及其間的相互關(guān)系。
●應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟：
①明確所研究的閉合回路。
②判斷原磁場(chǎng)方向。
③判斷閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量變化。
④依據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。
利用安培定則（右手螺旋定則）根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，判斷出感應(yīng)電流方向。
●右手定則：
內(nèi)容：伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線(xiàn)從手心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь�(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。
●楞次定律與右手定則的關(guān)系：
導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判斷感應(yīng)電流方向的右手定則也是楞次定律的特例能用右手定則判斷的，一定也能用楞次定律判斷，只是不少情況下不如右手定則來(lái)得方便簡(jiǎn)單。反過(guò)來(lái)，用楞次定律能判斷的，并不是用右手定則都能判斷出來(lái)。
注意適用范圍：
①楞次定律可應(yīng)用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況，右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況，導(dǎo)體不動(dòng)時(shí)不能用。
②注意研究對(duì)象：楞次定律研究的是整個(gè)閉合電路，右手定則研究的是閉合電路的一部分即一段導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
●感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。
●法拉第電磁感應(yīng)定律：
內(nèi)容：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感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量和磁通量的變化量沒(méi)有關(guān)系。
公式：
●反電動(dòng)勢(shì)：
定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用，我們把這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)。
●電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用：
感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路就是內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說(shuō)導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由此可見(jiàn)，感生電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部的所謂的非靜電力，對(duì)電荷產(chǎn)生力的作用。
●感生電場(chǎng)的應(yīng)用：
電子感應(yīng)加速器是應(yīng)用感生電場(chǎng)對(duì)電子的作用來(lái)加速電子的一種裝置，主要用于核反應(yīng)研究。
●互感和自感：
互感現(xiàn)象：兩個(gè)線(xiàn)圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線(xiàn)相連，但當(dāng)一個(gè)線(xiàn)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(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。
●對(duì)互感的三點(diǎn)理解：
�、佟⒒ジ鞋F(xiàn)象是一種常見(jiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線(xiàn)圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。
�、�、互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。
�、�、在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感。
自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。
互感現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不僅僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線(xiàn)圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間，由于是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以可以用安培定則、楞次定律去分析。
自感電流的方向可用楞次定律判斷，當(dāng)導(dǎo)體中電流增加時(shí)，自感電流的方向與原來(lái)的方向相反；當(dāng)電流減小時(shí)，自感電流的方向與原來(lái)電流的方向相同，在分析自感現(xiàn)象時(shí)，除了要定性分析通電和斷電自感現(xiàn)象外，還應(yīng)半定量地分析電路中的電流變化，分析時(shí)主要抓住通過(guò)自感線(xiàn)圈的電流不能突變這一特點(diǎn)，其次是要注意電路結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定時(shí)的變化。
●渦流：
把塊狀的金屬放在變化的磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(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)組成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫做渦流。整塊金屬電阻很小，所以渦流常常很大。
●渦流的熱效應(yīng)：
線(xiàn)圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間內(nèi)，若電流變大，則其磁場(chǎng)變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)，導(dǎo)體可以看成是由許多閉合線(xiàn)圈組成的，在感生電場(chǎng)作用下，這些線(xiàn)圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流，由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應(yīng)。
●電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)：
電磁阻尼：導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用安培力阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是電磁阻尼，磁電式儀表的指針能夠很快停下，就是利用了電磁阻尼。
電磁驅(qū)動(dòng)：導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該知道安培力阻礙磁場(chǎng)與導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式是多種多樣的，當(dāng)磁場(chǎng)以某種方式運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體中的安培力為阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)動(dòng)起來(lái)（跟著轉(zhuǎn)動(dòng)），這就是電磁驅(qū)動(dòng)。
●電磁驅(qū)動(dòng)與磁懸浮列車(chē)：
磁懸浮列車(chē)是利用超導(dǎo)體產(chǎn)生抗磁作用使列車(chē)向上浮起而離開(kāi)軌道，利用周期性地變換磁極方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，從而使車(chē)獲得推動(dòng)力，磁懸浮列車(chē)是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)、已經(jīng)投入使用階段的新型列車(chē)，具有的優(yōu)點(diǎn)有：
①速度高。
�、诎踩⑵胶�、舒適。
�、哿熊�(chē)與軌道間沖擊小，壽命長(zhǎng)，節(jié)能。
�、芑旧蠠o(wú)噪音和空氣污染。
