磁场、电磁感应现象的知识结构PPT讲稿.ppt

磁场、电磁感应现象的知识结构第1页，共19页，编辑于2022年，星期日楞次定律安安培培定定则则（右右手手螺螺旋旋定定则则）：由由电电流流方方向确定产生磁场的方向向确定产生磁场的方向左左手手定定则则：由由磁磁场场方方向向和和电电流流方方向向确确定定安培力的方向安培力的方向右右手手定定则则：由由磁磁场场方方向向和和运运动动方方向向确确定定感感应电流的方向应电流的方向 结论：通电结论：通电受力受力用左手，运动用左手，运动生电生电用右手用右手 注意三个定则的区别：注意三个定则的区别：第2页，共19页，编辑于2022年，星期日两个定律两个定律1、楞次定律：判定感应电流的方向、楞次定律：判定感应电流的方向 应用楞次定律判定感应电流的方向的步骤：应用楞次定律判定感应电流的方向的步骤：a、判定穿过闭合电路的原磁场的方向、判定穿过闭合电路的原磁场的方向.b、判定穿过闭合电路的磁通量的变化、判定穿过闭合电路的磁通量的变化.c、根据楞次定律判定感应电流的磁场方向、根据楞次定律判定感应电流的磁场方向.d、利用右手螺旋定则判定感应电流的方向、利用右手螺旋定则判定感应电流的方向.2、法拉第电磁感应定律：计算感应电动势的大小。、法拉第电磁感应定律：计算感应电动势的大小。=/t第3页，共19页，编辑于2022年，星期日对楞次定律中对楞次定律中“阻碍阻碍”意义的理解：意义的理解：（1）阻碍原磁场的变化。）阻碍原磁场的变化。“阻碍阻碍”不是不是阻止阻止，而是，而是“延缓延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，变化趋势不会改变，不会发生逆转不会发生逆转 （2）阻碍的是原磁场的）阻碍的是原磁场的变化变化，而不是原，而不是原磁场本身磁场本身，如果原磁，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流 （3）阻碍）阻碍不是相反不是相反当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，体运动同向，以阻碍其相对运动以阻碍其相对运动(来阻去留来阻去留)（4）由于）由于“阻碍阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一服这一“阻碍阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能因而做功，从而导致其它形式的能转化为电能因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现第4页，共19页，编辑于2022年，星期日一个特例一个特例导体切割磁感线产生感应电动势。导体切割磁感线产生感应电动势。大小：大小：=BLVSIN方向：感应电流的方向。方向：感应电流的方向。第5页，共19页，编辑于2022年，星期日一、磁通量一、磁通量 1.1.在匀强磁场中，磁感应强度与在匀强磁场中，磁感应强度与垂直垂直磁场方向的磁场方向的面积面积S S的乘积叫的乘积叫穿过这个面的穿过这个面的磁通量，简称磁通，磁通量，简称磁通，如如果面积果面积S与与B不垂直不垂直，如图所示，应以，如图所示，应以B乘以乘以回路平回路平面面在垂直于磁场方向上的投影面积在垂直于磁场方向上的投影面积S 即即=BS=Bscos=Bssin 在数值上在数值上可以认为可以认为穿过面穿过面积的磁感应线的条数积的磁感应线的条数.SB 第6页，共19页，编辑于2022年，星期日磁通量磁通量B B第7页，共19页，编辑于2022年，星期日 2.2.由由B=B=/S/S，可知：磁感应强度，可知：磁感应强度B B等于穿过单等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密度磁通密度.(讨论引起其变化的因素讨论引起其变化的因素)3.磁通量磁通量是是标量标量，但有方向但有方向，为了计算方便，为了计算方便，有时可规定进该面或出该面为正有时可规定进该面或出该面为正，叠加时遵循，叠加时遵循代数代数和和法则，即要考虑到相反磁场抵消后的磁通量法则，即要考虑到相反磁场抵消后的磁通量(即净磁即净磁通量通量).4.磁通量的单位：韦磁通量的单位：韦(Wb).则有：则有：1T=1Wb/m=1N/Am=1Vs/m.第8页，共19页，编辑于2022年，星期日 5.5.磁通量磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量、磁通量的变化、磁通量的变化率率/t/t的区别的区别.磁通量是指穿插过某一回路的磁感线的条数；磁通量是指穿插过某一回路的磁感线的条数；磁通量的磁通量的变化量变化量是说明磁通量是说明磁通量改变了多少改变了多少，但不能，但不能说明磁通量改变的快慢，值得注意的是当一个回路平面翻说明磁通量改变的快慢，值得注意的是当一个回路平面翻转转180180时，磁通量的大小变不变暂且不论，但方向由正时，磁通量的大小变不变暂且不论，但方向由正变负或由负变正，而磁通量的变化量为变负或由负变正，而磁通量的变化量为=2 2-1 1；磁通量磁通量变化率变化率/t/t是指磁通量是指磁通量变化快慢变化快慢的物理的物理量，决定了该回路的感应电动势的大小，再结合该量，决定了该回路的感应电动势的大小，再结合该回路电阻可决定该电路的感应电流的大小回路电阻可决定该电路的感应电流的大小.第9页，共19页，编辑于2022年，星期日磁通量磁通量单位：单位：wb磁通量的变化量磁通量的变化量单位：单位：wb磁通量的变化率磁通量的变化率单位：单位：wb/s定义定义穿过某一面积的磁穿过某一面积的磁感线的条数感线的条数两个不同时刻磁两个不同时刻磁通量的差值通量的差值磁通量变化的快磁通量变化的快慢慢符号表示符号表示/t计算公式计算公式=BSSIN(是是B与与S所成的夹角所成的夹角)=2-1(2-1)/(t2-t1)物理意义物理意义是产生感是产生感应电动势的条应电动势的条件。件。/t决定决定了感应电动势了感应电动势的大小的大小比较磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。比较磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。第10页，共19页，编辑于2022年，星期日二、电磁感应现象二、电磁感应现象感应电流产生的条件感应电流产生的条件 1.1.利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产生的利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产生的电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感应电流电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感应电流.2.2.产生感应电流的条件：产生感应电流的条件：闭合电路；闭合电路；穿过闭合电路的磁穿过闭合电路的磁通量发生变化；通量发生变化；闭合电路的一部分做切闭合电路的一部分做切割磁感线的运动割磁感线的运动穿过闭合电路的磁穿过闭合电路的磁通量发生变化通量发生变化第11页，共19页，编辑于2022年，星期日1.自感现象自感现象由于导体本身的电流发生变化而产生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。的电磁感应现象叫做自感现象。2.自感电动势自感电动势在自感现象中产生的感应电动势叫在自感现象中产生的感应电动势叫 做自感电动势。做自感电动势。3.自感电动势的自感电动势的 大小跟线圈中电流变化的快慢有关，大小跟线圈中电流变化的快慢有关，即跟线圈中电流强度的变化率成正比。即跟线圈中电流强度的变化率成正比。E=n/t=LI/t 4.自感系数自感系数L简称自感或电感。自感的单位是简称自感或电感。自感的单位是亨利亨利.L是反映线圈本身特征的物理量，是反映线圈本身特征的物理量，L的大小跟线圈的形状、的大小跟线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯有关，与电流的大小、有无以及电流长短、匝数及有无铁芯有关，与电流的大小、有无以及电流变化的快慢都无关。变化的快慢都无关。自感自感第12页，共19页，编辑于2022年，星期日5.自感线圈的作用：自感线圈的作用：通过线圈中的电流不能突变通过线圈中的电流不能突变 6.自感现象的应用：日光灯电路、自感现象的应用：日光灯电路、LC振荡电路等，振荡电路等，7.自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很强的电路瞬间形成电弧，必须采用特制的安全开关；精很强的电路瞬间形成电弧，必须采用特制的安全开关；精密线绕电阻为了消除使用过程中电流变化引起的自感现象，密线绕电阻为了消除使用过程中电流变化引起的自感现象，采用双线绕法。采用双线绕法。第13页，共19页，编辑于2022年，星期日日光灯的构造日光灯的构造第14页，共19页，编辑于2022年，星期日 镇流器跟灯管串联，启动器跟灯管并联镇流器跟灯管串联，启动器跟灯管并联,电电路图如右图。路图如右图。镇流器的作用镇流器的作用启动时，产生高电压，帮助点燃；启动时，产生高电压，帮助点燃；正常工作时的感抗限制电流，保护灯管。正常工作时的感抗限制电流，保护灯管。注注意意：灯灯管管两两端端的的电电压压与与镇镇流流器器的的电电压压之之和和不不等等于于电电源源电压。电压。启动器的作用启动器的作用 自动开关可用普通开关自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。作时不起作用，可以去掉。日光灯日光灯S第15页，共19页，编辑于2022年，星期日例例1、如图所示，边长分别为、如图所示，边长分别为L、h，电阻为，电阻为R，质量为，质量为m的金属线框，的金属线框，自上而下匀速穿过宽度为自上而下匀速穿过宽度为h、磁感强度为、磁感强度为B的匀强磁场区域，求线框的匀强磁场区域，求线框中产生的热量。中产生的热量。Lhh分析1：线框在穿过磁场时，由于切割运动产生感应电流，并受到F安和G的作用，且F安=G。G F安分析2：从刚刚进去到全部出来走过的距离为2h，故所用时间为2h/v.第16页，共19页，编辑于2022年，星期日例例2、如图所示，金属框架、如图所示，金属框架abcd放在磁感应强度放在磁感应强度B的匀强磁场中。长的匀强磁场中。长L、质量为质量为m的金属导线的金属导线PQ与金属框组成一个闭合回路，整个回路的电阻与金属框组成一个闭合回路，整个回路的电阻为为R，求：，求：1）PQ下滑的最大加速度。下滑的最大加速度。2）PQ下滑的最大速度。下滑的最大速度。cabdPQa =gV =mgR/B2L2第17页，共19页，编辑于2022年，星期日例例3、如图所示，、如图所示，和和为磁感应强度均为为磁感应强度均为B但方向相反的匀强磁场但方向相反的匀强磁场区域，区域，为中间宽为为中间宽为s的的 无磁场区域。有一边长为无磁场区域。有一边长为L（LS)、电阻、电阻为为R的正方形金属线框的正方形金属线框abcd 从从区域以速度区域以速度v向右匀速运动，求：向右匀速运动，求：1）当）当ab边进入边进入 和和区域时，通过区域时，通过ab边的电流的大小和方向，边的电流的大小和方向，2）把金属框从把金属框从区域完全拉入区域完全拉入区域的过程中，拉力所做的功。区域的过程中，拉力所做的功。SVab1)ab边电流方向边电流方向a b2)WF=2B2L2V(2L-S)/R第18页，共19页，编辑于2022年，星期日例例4、如图所示、如图所示,两根相互平行又竖直放置的金属导轨间距为两根相互平行又竖直放置的金属导轨间距为0.5米，米，B=4特的匀强磁场垂直于导轨平面，特的匀强磁场垂直于导轨平面，ab、cd是两根相同的金属棒，每条棒的是两根相同的金属棒，每条棒的电阻为电阻为1欧，不计导轨的电阻和摩擦，现对欧，不计导轨的电阻和摩擦，现对ab棒施以竖直向上的恒力，则棒施以竖直向上的恒力，则ab、cd两棒恰能以两棒恰能以0.1米米/秒的速度分别向上和向下作匀速运动，试求：秒的速度分别向上和向下作匀速运动，试求：1）每条棒的质量）每条棒的质量.2）恒力）恒力F的大小的大小.abcdFM=0.04kgF=0.8N第19页，共19页，编辑于2022年，星期日