大学物理电磁感应电磁场总结 大学物理电磁感应经典例题
2024-11-10 09:52 - 立有生活网
大学物理,关于电磁感应的~:
首先可以确定的是,里面是不会有t的,因为根据给定的条件,t虽然不能确定,但是物理场景是确定的,因此必然与t无关。
大学物理电磁感应电磁场总结 大学物理电磁感应经典例题
大学物理电磁感应电磁场总结 大学物理电磁感应经典例题
下面计算电动势……首先算动生电动势吧,两条垂直于导线的边不产生动生电动势,平行的由于所在处磁场大小相等方向相同,产生的电动势恰好抵消。于是只需要考虑感生电动势。
感生电动势由两部分贡献,由于线圈只平动,旋转的贡献为零。只需要计算磁场大小变化引起的磁通量变化。稳恒电生的磁场也是稳恒的,只需要计算交变电生的磁场对线圈的通量即可。
在距离导线r处:B=u0i/2πr
于是线圈中磁通量Fai=∫Bldr,a-b,a+b=u0il/2πln((a+b)/(a-b)),
E=-d Fai/dt=-u0l/2πln((a+b)/(a-b))di/dt=u0l/2πln((a+b)/(a-b)) Omega I0 sin(Omega t),
根据题给条件,i=I0,故cos(Omega t)=1,sin(Omega t)=0,E=0.
综上所述,线圈中感应电动势为0。
物理中的“电磁场”是什么?和“电磁波”的关系是怎样的?
指的是彼此相互联系的交变电流和磁场,与电磁波之间的关系是非常密切的,二者是缺一不可的。
这是一种物理场,并且是由带电物体产生的。二者是相互依存的,没有电磁场就没有电磁波。
电磁场它是由电粒子的运动产生的一种物理场,而且在电磁场的里面,任何的变化都会产生电场;电磁波又被称为电磁辐射,就是我们常见的电,线,可见光,紫外线,X光线,这些全都属于电磁波,而且它的波长是不同的。
电磁场是一种由带电物体产生的一种物理场。电磁波是电磁场的一种运动形态,电磁场在空间的传播就形成了电磁波。
大学物理电磁学公式总结
定义式C=Q/ΔU=Q(U1—U2)、
讲 库仑定律 电场 电场强度
第二讲 静电场通量 高斯定理
第三讲 静电场环路定理 电势 电势梯度
第四讲 静电场中的导体
第五讲 电介质及其极化 电介质存在时的高斯定理
第六讲 电容器 电容 静电能
第七讲 稳恒电流 电源及电动势
第八讲 磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律
第九讲 磁场高斯定理和安培环路定理
第十讲 安培力与洛伦兹力
第十一讲 物质的磁性 磁介质中的磁场
第十二讲 铁磁质(了解内容)
第十三讲 法拉第电磁感应定律 动生电动势
第十四讲 感生电动势 涡流
第十五讲 自感 互感现象 磁场能量
第十六讲 位移电流 麦克斯韦方程组
电磁场的物理意义?电感的物理意义?楞次定律是什么?
电磁场就是变化的电场与磁场在空间交替出现的物理现象,它的本质就是电磁感应。
电感就是能够把电能转变为磁能的元件,由线圈组成。在转变时能够改变电流的相位,还能够阻碍电流的变化。
楞次定律就是穿过闭合导体的磁通量发生改变时,闭合导体中就有感应电生;感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
电磁场的物理意义是电力线在空间运动时电力线垂直方向上有磁力线构成的磁场,强度与速度与电场线密度成正比,电感是指它串联入交流回路中,限定电压后,欧姆定律分析时有分别于回路导体电阻的附加电阻出现,当电压频率为零时为零,频率大于零随频率增大而增大
电磁场 有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称 。随时间变化的电场产生磁场 , 随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物,具有能量和动量,是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。
什么是电感器?
电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一。
一、自感与互感
(一)自感
当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。
(二)互感
两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。
二、电感器的作用与电路图形符号
(一)电感器的电路图形符号
电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它在电路中用字母"L"表示,图6-1是其电路图形符号。
(二)电感器的作用
电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。
楞次定律是一条电磁学的定律,从电磁感应得出感生电动势的方向。
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。
注意:“阻碍”不是“相反”,原磁通量增大时方向相反,原磁通量减小时方向相同;“阻碍”也不是阻止,电路中的磁通量还是变化的.
它的公式是:
(如图所示)
其中 E 是电感,N 是线圈圈数,Φ 是磁通量。
1833年, 楞次 在概括了大量实验事实的基础上,总结出一条判断感应电流方向的规律,称为楞次定律( Lenz law )。
楞次定律可表述为 :
闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
楞次定律也可简练地表述为 :
感应电流的效果,总是阻碍引起感应电流的原因。
一、难点分析
1. 从静到动的一个飞跃
学习“楞次定律”之前所学的“电场”和“磁场”只是局限于“静态场”考虑,而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系,是一种“动态场”,并且“静到动”是一个大的飞跃,所以学生理解起来要困难一些。
2. 内容、关系的复杂性
“楞次定律”涉及的物理量多,关系复杂。产生感应电流的原磁场与感应电流的磁场两者都处于同一线圈中,且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化,它们之间既相互依赖又相互排斥。如果不明确指出各物理量之间的关系,使学生有一个清晰的思路,势必造成学生思路混乱,影响学生对该定律的理解。
3. 学生知识、能力的不足
要能理解“楞次定律”必须具备一定的思维能力,而大多数学生抽象思维和空间想象能力还不是很强,对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性,所以在某些问题的理解上容易出错。
二、突破难点的方法
1. 正确理解“楞次定律”的内容及“阻碍”的含义
(1)“楞次定律”的内容: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。
(2)对“阻碍”二字的理解:要正确全面地理解“楞次定律”必须从“阻碍”二字上下功夫,这里起阻碍作用的是“感应电流的磁场”,它阻碍“原磁通量的变化”,不是阻碍原磁场,也不是阻碍原磁通量。不能认为“感应电流的磁场必然与原磁场方向相反”或“感应电流的方向必然和原来电流的流向相反”。所以“楞次定律”可理解为:当穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反;当穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。另外“阻碍”不能理解为“阻止”,应认识到,原磁场是主动的,感应电流的磁场是被动的,原磁通量仍然要发生变化,阻止不了,而感应电流的磁场只是起阻碍作用而已。感应电流的磁场的存在只是削弱了穿过电路的总磁通量 变化的快慢,而不会改变 的变化特征和方向。例如:当增大感应电流的磁场时, 原磁场也将在原方向上一直增大,只是增大得比没有感应电流的磁场时慢一点而已。如果磁通量变化被阻止,则感应电流就不会继续产生。无感应电流,就更谈不上“阻止”了。
2. 掌握应用“楞次定律”判定感应电流方向的步骤
(1)明确原磁场的方向及磁通量的变化情况(增加或减少)。
(2)确定感应电流的磁场方向,依“增反减同”确定。
(3)用安培定则确定感应电流的方向。
3. 弄清最基本的因果关系
“楞次定律”所揭示的这一因果关系可用图1(图1在哪我也不知道)表示。感应磁场与原磁场磁通量变化之间阻碍与被阻碍的关系:原磁场磁通量的变化是因,感应电流的产生是果,原因引起结果,结果又反作用于原因,二者在其发展过程中相互作用,互为因果。
4. 正确认识“楞次定律”与能量转化的关系
“楞次定律”是能量转化和守恒定律在电磁运动中的体现,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,因此,为了维持原磁场磁通量的变化,就必须有动力作用,这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功,将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以“楞次定律”中的阻碍过程,实质上就是能量转化的过程。
5. 多角度理解“楞次定律”
(1)从反抗效果的角度来理解:感应电流的效果,总是要反抗产生感应电流的原因,这是“楞次定律”的另一种表述。依这一表述,“楞次定律”可推广为:
①阻碍原磁通量的变化。
②阻碍(导体的)相对运动(由导体相对磁场运动引起感应电流的情况)。可以理解为“来者拒,去者留”。
1.电磁场的物理意义?
没几百个字说不清
2.电感的物理意义?
没几百个字,加上例题加上图说不清
3.楞次定律是什么?
没几百个字,加上例题加上图说不清
尤其是后两个问题,只能由老师或者家教才能解决,这里就不可能了
真的是一两句说不清的,我不是给你捣乱
大学物理电磁感应定律,看不懂,求解释,网上搜到的和书上都不一样……求权威
04 题的正确是 B,手机截图中的正确是 C。
即 感应电流 产生的磁场 会叠加在原来的磁场上,阻碍磁场减小。所以电流方向为顺时针方向。
另外,虽然直径方向的导线把圆环左、右两边连接起来了,但在直径这一段并没有感应电生。
可以这样来理解:把这段导线劈开成两段导线,分别和上、下两个半圆相连。这时候你会发现,下半圆中的感应电流在这段导线是流向是向右的,大小为 I1;而上半圆中的感应电流在这段导线中是流向左的,大小也为 I1。所以,这两个流向相反的感应电流在这段导线中相互抵消。就像不存在一样。
电磁学概述
研究电荷,电生电场,磁场的规律, 电场和磁场相互联系;
电磁场对电荷,电流的作用,电磁场对物质的各种效应;
电磁波的产生与传播.
电磁场是一种特殊的物质
物质的电结构是物质的基本组成形式;
电磁场是物质世界的重要组成部分;
电磁作用是物质的基本相互作用.
研究电磁运动现象及其规律
电磁学的应用
渗透到物理学的各个领域;
研究化学,生物学的重要基础;
科学技术的理论基石.
力学,声学,光学,固体物理,半导体物理,光电子学,激光物理,量子物理,地球物理,天体物理 ……
电化学,量子化学,生物电,参量探测……
电机,电器,电气,通信,雷达,电脑,电测……
电磁学概述
大量实验事实表明,物体间的相互作用不是超距作用,而是由场传递的.电磁力就是由电磁场传递的.正是场与实物间的相互作用,才导致实物间的相互作用.电磁学:研究物质间电磁相互作用,研究电磁场的产生,变化和运动的规律.
关于电磁现象的观察记录
公元前约585年希腊学者泰勒斯观察到用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物体."电"(electricity)这个词就是来源于希腊文琥珀.
我国,战国时期《韩非子》中有关"司南" 的记载;《吕氏春秋》中有关"慈石召铁"的记载东汉时期王充所著《论衡》一有"顿牟缀芥,磁石引针"字句
电和磁现象的系统研究
英国威廉·吉尔伯特在1600年出版的《论磁,磁体和地球作为一个巨大的磁体》一书中描述了对电现象所做的研究,把琥珀,金刚石,蓝宝石,,树脂等物质摩擦后会吸引轻小物体的作用称为"电性",也正是他创造了"电"这个词.吉尔伯特次明确区分了以前常被人混在一起的电和磁这两种吸引.他指出这两种吸引之间有深刻的异.
电磁现象的定量研究
从1785年库仑定律的建立开始,其后通过泊松,高斯等人的研究形成了静电场(以及静磁场)的(超距作用)理论.伽伐尼于1786年发现了电流,后经伏特,欧姆,法拉第等人发现了关于电流的定律.1820年奥斯特发现了电流的磁效应,一两年内,毕奥,萨伐尔,安培,拉普拉斯等作了进一步定量的研究.1831年法拉第发现了有名的电磁感应现象,并提出了场和力线的概念,进一步揭示了电与磁的联系.在这样的基础上,麦克斯韦集前人之大成,再加上他极富创见的关于感应电场和位移电流的说,建立了以一套方程组为基础的完整的宏观的电磁场理论.
电磁学内容按性质来分,主要包括"场"和"路"两部分.大学物理偏重于从"场"的观点来进行阐述."场"不同于实物物质,它具有空间分布,但同样具有质量,能量和动量,对矢量场(包括静电场和磁场)的描述通常用到"通量"和"环流"两个概念及相应的通量定理和环路定理.
静电场 相对于观察者静止的电荷所激发的电场.
节 电荷的量子化 电荷守恒定律
电荷的种类(极性)
1. 带电
用摩擦或其它方法可使物体带电.
2. 电荷的概念
把带电体所带的电称为电荷.
3. 正电荷和负电荷
电荷有两种:正电,负电.1750年,美国物理学家 (B.FrankLin)首先命名.
同性电荷相斥,异性电荷相吸.
带电体所带电荷的多少叫电量.单位:库仑(C).
4. 物质的电结构理论
物质由原子组成,原子由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成.中子不带电,质子带正电,电子带负电.质子数和中子数相等,原子呈电中性.电荷是实物粒子的一种属性,它描述了实物粒子的电性质.
物体带电的本质是两种物体间发生了电子的转移.即一物体失去电子带正电,另一物体得到电子带负电.
二,电荷的量子性
1. 实验证明,在自然界中,电荷总是以一个基本单元的整数倍出现,
即 n为1,2,3,……
2. 电荷的这种只能取分立的,不连续量值的特性叫做电荷的量子性.
3. 电荷的基本单元就是一个电子所带电量的—.
1890年斯通尼引入了"电子"(electron)这一名称来表示带有负的基元电荷的粒子.
13年密立根设计了有名的油滴试验,直接测定了此基元电荷的量值.
许多基本粒子都带有正的或负的基元电荷.微观粒子所带的基元电荷数常叫做它们各自的电荷数,都是正整数或负整数.
近代物理从理论上预言基本粒子由若干种夸克或反夸克组成,每一个夸克或反夸克带有或的电量.至今尚未从实验中直接发现单独存在的夸克或反夸克,仅在一些间接的实验中得到验证.
三,电荷守恒定律
由摩擦生电的实验可见,当一种电荷出现时,必然有相等量值的异号电荷同时出现;一种电荷消失时,必然有相等量值的异号电荷同时消失.因此,在孤立系统中,不管其中的电荷如何迁移,系统的电荷的代数和保持不变——电荷守恒定律.
现代物理研究已表明,在粒子的相互作用过程中,电荷是可以产生和消失的.然而电荷守恒并未因此而遭到破坏.
例如,电子对的"产生"
电子对的"湮灭"
四,电荷的运动不变性
一个电荷的电量与它的运动状态无关,即系统所带电荷与参考系的选取无关.
第二节 库仑定律
一,点电荷的概念
当一个带电体本身的线度比所研究的问题中所涉及的距离小得多时,该带电体的形状与电荷在其上的分布状况均无关紧要,该带电体就可看作为一个带电的点,叫做点电荷.
二,库仑定律
1. 表述
在真空中,两个静止的点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电荷的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比;作用力的方向沿着两点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸.
2. 表达式
其中
称为真空电容率.
说明:
(1)在库仑定律表示式中引入真空电容率和"4π"因子的作法,称为单位制的有理化.
(2)从式子可见,当和同号时,,即表现为排斥力;当和异号时,,即表现为吸引力.静止电荷间的电作用力,又称为库仑力.
(3)两静止点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律.
(4)两个以上的静止的点电荷之间的作用力遵循电力的叠加原理:即两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力等于各个点电荷单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和.
(5)库仑定律是直接由实验总结出来的规律,它是静电场理论的基础,以它为基础将导出其他重要的电场方程.
(6)库仑定律为实验定律,r 从广大范围内正确有效,且服从力的矢量合成法则.
第三节 电场强度
引言:场的基本概念
按字义理解,所谓"场"是指某种物理量在空间的一种分布.例如 温度场, 速度场 而温度和速度就称为相应的场量.
标量场 矢量场 均匀场 静场 稳恒场
物理学中,"场"是指物质的一种特殊形态.实物和场是物质的两种存在形态,它们具有不同的性质,特征和不同的运动规律.场的物质性表现在场是一种客观实在,不依赖人们的意识而存在着,为人们的意识所反映,而且与实物一样,场也有质量,能量,动量和角动量.
实物是由原子分子组成的,一种实物占据的空间,不能同时被其他实物所占据,而场是一种弥漫在空间的特殊物质,它遵从叠加性,即一种场占据的空间,能为其他场同时占有,互不发生影响.实物之间的各种相互作用总是通过各种场来传递的.
标量场的场量在空间各点只有大小,没有方向.为描述场的整体分布的特征,通常采用等值面和等值线的方法.常常引入标量场的梯度.
矢量场的场量在空间不同点上既可能有不同的量值也可能有不同的方向.为了描述矢量场的性质,总是通过它的场线,通量和环流来进行研究的.
一,静电场
1. 超距作用和近距作用(场的观点)
2. 场论观点(法拉第)
没有物质,物体之间的相互作用是不可能发生的.
根据场论观点:
(1)特殊媒介物质—电场
(2)电场力
3. 静电场
相对于观察者静止的电荷周围所存在的场称为静电场(该电荷称为场源电荷).
(1)静电场仅是电磁场的一种特殊形态.
(2)电磁场与实物物质一样具有质量,能量,动量等.
(3)电磁场一经产生就能单独存在,即使产生它的电荷已消失.
(4)电磁场可同时在空间叠加.
(5)场和实物虽然都是物质,但又有区别.是物质存在的两种不同形式.
(6)近代观点:两个点电荷是通过交换场量子而相互作用的,电磁场的场量子就是光子.
4. 静电场的重要表现
引入电场的任何带电体都将受到电场的作用力;当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体作功.
二,电场强度
1. 如何描述电场对电荷的作用
引入试探电荷:是点电荷;所带电量足够小,以致在电场中不会影响原有的电场的分布.
2. 实验事实
(1)在场中不同点,受力的大小,方向均不同;
(2)不同在场中确定点其受力的方向确定,大小与成正比;
(3)比值/与无关,仅由电场本身的性质决定.
3. 定义电场强度(简称场强)
即电场强度定义为:电场中某点的电场强度在量值上等于放在该点的单位正试验电荷所受的电场力,其方向与正试验电荷受力方向一致.
4. 说明
(1)单位:
(2)是空间坐标的一个矢量点函数,其方向与正试验电荷所受力的方向相同.
(3)在已知电场强度分布的电场中,电荷在场中某点处所受的力为.
三,点电荷电场强度
根据库仑定律,有
从上式可得出结论:
当时,的方向与的方向相同;
当时,的方向与的方向相反.
在以为原点,r为半径所作的球面上,各处的大小相等,方向沿径矢,具有球对称性.即真空中点电荷的电场是非均匀场,但具有对称性.
四,电场强度叠加原理
1. 场强叠加原理
设场源由n 个点电荷q1,q2,…,qn组成,作用在场中某点P 处试验电荷q0上的力为各点电荷所产生的力,,的矢量和.
相应的合场强为:
即点电荷系在某点产生的场强,等于每一个点电荷单独存在时在该点分别产生的场强的矢量和,这就是场强叠加原理.
2. 连续分布电荷电场的场强
任何带电体都可以看成是许多电荷元的,在电场中任一场点P处,每一电荷元在P点产生的场强为
整个带电体在P点的场强为:
实际带电体的电荷连续分布的具体形式大致有三种:
(1)体分布:
(2)面分布:
(3)线分布:
五,电偶极子的电场强度
1. 几个概念:
(1)两个电荷相等,符号相反,相距为的点电荷和,若场点P到这两个点电荷的距离比大得多时,这两个点电荷构成的电荷系称为电偶极子.
(2)从指向的矢量称为电偶极子的轴.
(3)电偶极矩:
2. 电偶极子的电场强度
(1)电偶极子轴线延长线上一点的电场强度
(2)电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度
物理电磁感应知识点总结
电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。下面是我为你整理的物理电磁感应知识点,一起来看看吧。
物理电磁感应知识点
1.电流的磁效应:
把一根导线平行地放在磁场上方,给导线通电时,磁针发生了偏转,就好像磁针受到磁铁的作用一样。这说明不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。
2.电流磁效应现象:
磁铁对通电导线的作用,磁铁会对通电导线产生力的作用,使导体棒偏转。电流和电流间的相互作用,有相互平行而且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时,观察到发生的现象是:同向电流相吸,异向电流相斥。
3.电磁感应发现的意义:
①电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
②电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电器化时代。
③电磁感应现象的发现,推动了经济和的发展,也体现了自然规律的和谐的对称美。
4.对电磁感应的理解:
电和磁之间有着必然的联系,电能生磁,磁也一定能够生电,但磁生电是有条件的,只有变化的磁场或相对位置的变化才能产生感应电流,磁生电表现为磁场的“变化”和“运动”。
引起电流的原因概括为五类:
① 变化的电流。
② 变化的磁场。
③ 运动的恒定电流。
④ 运动的磁场。
⑤ 在磁场中运动的导体。
5.磁通量:
闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,即Φ,θ为磁感线与线圈平面的夹角。
6.对磁通量Φ的说明:
虽然闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,但是当磁场与闭合电路的面积不垂直时,磁感应强度也有垂直闭合电路的分量磁感应强度垂直闭合电路面积的分量。
7.产生感应电流的条件:
一是电路闭合。
二是磁通量变化。
8.楞次定律:
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。
9.楞次定律的理解:
① 感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反,只是在原磁场的磁通量增大时两者才相反;在磁通量减小时,两者是同样。
② “阻碍”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感应电流的磁场只能“阻碍”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量还是要增加。
③定律本身并没有直接给定感应电流的方向,只是给定感应电流的磁场与原磁场间存在“阻碍”关系,要注意区分这两个磁场及其间的相互关系。
10.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就相当于电源。
11.反电动势:
定义:电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为反电动势。
12.电磁感应规律的应用:
感生电动势的产生由感应电场使导体产生的电动势叫感生电动势,感生电动势在电路中的作用就是充当电源,其电路就是内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场,导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势,由此可见,感生电场就相当于电源内部的所谓的非静电力,对电荷产生力的作用。
13.感生电场的应用:
电子感应加速器是应用感生电场对电子的作用来加速电子的一种装置,主要用于核反应研究。
14.互感和自感:
互感现象:两个线圈之间并没有导线相连,但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,这种现象叫做互感现象。
15.对互感的三点理解:
①、互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。
②、互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路,变压器就是利用互感现象制成的。
③、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,这时要求设法减小电路间的互感。
16.自感现象:
由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象。
互感现象是一种常见的电磁感应现象,不仅仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间,由于是一种电磁感应现象,所以可以用安培定则、楞次定律去分析。
自感电流的方向可用楞次定律判断,当导体中电流增加时,自感电流的方向与原来的方向相反;当电流减小时,自感电流的方向与原来电流的方向相同,在分析自感现象时,除了要定性分析通电和断电自感现象外,还应半定量地分析电路中的电流变化,分析时主要抓住通过自感线圈的电流不能突变这一特点,其次是要注意电路结构在稳定和不稳定时的变化。
17.涡流:
把块状的金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内组成闭合回路,很像水的漩涡,因此叫做涡流。整块金属电阻很小,所以涡流常常很大。
18.涡流的热效应:
线圈接入反复变化的电流,某段时间内,若电流变大,则其磁场变强,根据麦克斯韦理论,变化的磁场激发出感生电场,导体可以看成是由许多闭合线圈组成的,在感生电场作用下,这些线圈中产生了感生电动势,从而产生涡旋状的感应电流,由于导体存在电阻,当电流在导体中流动时,就会产生电热,这就是涡流的热效应。
19.电磁阻尼和电磁驱动:
电磁阻尼:导体与磁场相对运动时,感应电流受到的安培力总是阻碍它们的相对运动,利用安培力阻碍导体与磁场间的相对运动就是电磁阻尼,磁电式仪表的指针能够很快停下,就是利用了电磁阻尼。
20.电磁驱动:
导体与磁场相对运动时,感应电流受到的安培力总是阻碍它们的相对运动,应该知道安培力阻碍磁场与导体的相对运动的方式是多种多样的,当磁场以某种方式运动时导体中的安培力为阻碍导体与磁场间的相对运动使导体跟着磁场动起来(跟着转动),这就是电磁驱动。
21.电磁驱动与磁悬浮列车:
磁悬浮列车是利用超导体产生抗磁作用使列车向上浮起而离开轨道,利用周期性地变换磁极方向产生运动的磁场,从而使车获得推动力,磁悬浮列车是目前世界上技术、已经投入使用阶段的新型列车,具有的优点有:
①速度高。
②安全、平衡、舒适。
③列车与轨道间冲击小,寿命长,节能。
④基本上无噪音和空气污染。
物理电磁感应解题方法
应用楞次定律判断感应电流方向的步骤:
①明确所研究的闭合回路。
②判断原磁场方向。
③判断闭合回路内原磁场的磁通量变化。
④依据楞次定律判断感应电流的磁场方向。
利用安培定则(右手螺旋定则)根据感应电流的磁场方向,判断出感应电流方向。
右手定则:
伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在一个平面内让磁感线从手心进入,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。
楞次定律与右手定则的关系:
导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判断感应电流方向的右手定则也是楞次定律的特例能用右手定则判断的,一定也能用楞次定律判断,只是不少情况下不如右手定则来得方便简单。反过来,用楞次定律能判断的,并不是用右手定则都能判断出来。
注意适用范围:
①楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况,右手定则只适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况,导体不动时不能用。
②注意研究对象:楞次定律研究的是整个闭合电路,右手定则研究的是闭合电路的一部分即一段导体做切割磁感线运动。
电磁感应知识
一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
二是电路及力学知识。主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。
三是右手定则。右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
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