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3.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变化,这就是楞次定律。 内容:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 B感和I感的方向判定:楞次定律(右手) 深刻理解“阻碍”两字的含义(I感的B是阻碍产生I感的原因) B原方向?;B原?变化(原方向是增还是减);I感方向?才能阻碍变化;再由I感方向确定B感方向。
楞次定律的多种表述
①从磁通量变化的角度:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
②从导体和磁场的相对运动:导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍相对运动。 ③从感应电流的磁场和原磁场:感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。(增反、减同) ④楞次定律的特例──右手定则
在应用中常见两种情况:一是磁场不变,导体回路相对磁场运动;二是导体回路不动,磁场发生变化。
磁通量的变化与相对运动具有等效性:磁通量增加相当于导体回路与磁场接近,磁通量减少相当于导体回路与磁场远离。因此,
从导体回路和磁场相对运动的角度来看,感应电流的磁场总要阻碍相对运动; 从穿过导体回路的磁通量变化的角度来看,感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化。 能量守恒表述:I感效果总要反抗产生感应电流的原因
电磁感应现象中的动态分析,就是分析导体的受力和运动情况之间的动态关系。 一般可归纳为:
导体组成的闭合电路中磁通量发生变化?导体中产生感应电流?导体受安培力作用?
导体所受合力随之变化?导体的加速度变化?其速度随之变化?感应电流也随之变化
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周而复始地循环,最后加速度小致零(速度将达到最大)导体将以此最大速度做匀速直线运动
“阻碍”和“变化”的含义
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,而不是阻碍引起感应电流的磁场。因此,不能认为感应电流的磁场的方向和引起感应电流的磁场方向相反。
磁通量变化 产生 感应电流
阻碍 感应电流的磁场
4.电磁感应与力学综合
方法:从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律
(1)基本思路:受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二列方程求电磁感应 解. 导体运动v 感应电动势E (2)注意安培力的特点:
闭欧合姆 阻电定碍 路律
(3)纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力,电磁感应中多一个安培力,安培力随速度变化,部分弹力及相应的摩擦力也随之而变,导致物体的运动状态发生变化,在分析问题时要注意上述联系.
安培力F 磁场对电流的作用 感应电流I 产生 5.电磁感应与动量、能量的综合
方法:
(2)从受力角度着手,运用牛顿运动定律及运动学公式
变化过程是:导线受力做切割磁力线运动,从而产生感应电动势,继而产生感应电流,这样就出现与外力方向相反的安培力作用,于是导线做加速度越来越小的变加速直线运动,运动过程中速度v变,电动势BLv也变,安培力BIL亦变,当安培力与外力大小相等时,加速度为零,此时物体就达到最大速度.
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(2)从动量角度着手,运用动量定理或动量守恒定律
①应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量,如在导体棒做非匀变速运动的问题中,应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题.
②在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时,由于这两根导体棒所受的安培力等大反向,合外力为零,若不受其他外力,两导体棒的总动量守恒.解决此类问题往往要应用动量守恒定律.
(3)从能量转化和守恒着手,运用动能定律或能量守恒定律
①基本思路:受力分析→弄清哪些力做功,正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化,哪增哪减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解.
?电能??????内能(焦耳热) ②能量转化特点:其它能(如:机械能)??????安培力做负功电流做功6.电磁感应与电路综合
方法:在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源.解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是:
(1)明确哪部分相当于电源,由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向. (2)画出等效电路图.
(3)运用闭合电路欧姆定律.串并联电路的性质求解未知物理量.
功能关系:电磁感应现象的实质是不同形式能量的转化过程。因此从功和能的观点入手,
分析清楚电磁感应过程中能量转化关系,往往是解决电磁感应问题的关健,也是处理此类题目的捷径之一。
棒平动切割B时达到的最大速度问题;及电路中产生的热量Q;通过导体棒的电量问题 ①vm?F合外RB2L2 (F合外为导体棒在匀速运动时所受到的合外力)。 求最大速度问题,尽管达最大速度前运动为变速运动,感应电流(电动势)都在变化,但达最大速度之后,感应电流及安培力均恒定,计算热量运用能量观点处理,运算过程得以简捷。 12mvm (WF 为外力所做的功; Wf-为克服外界阻力做的功); 2???n????t?③流过电路的感应电量q?I?t???t?n RR?tR②Q=WF -Wf-. 【例】长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线 . word可编辑 .
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垂直。将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场,求: ① 拉力F大小; ② 拉力的功率P; ③ 拉力做的功W; ④ 线圈中产生的电热Q; ⑤通过线圈某一截面的电荷量q。 LLv B2L2VE2E?BL2V,I?,F?BIL2,?F??V;RRB2L2LV221P?FV?V;W?FL1??V;R解析: E??Q?W?V;q?I?t?t?与v无关。RR特别要注意电热Q和电荷q的区别,其中 q与速度无关! 交变电流 电磁场
交变电流(1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置,或瞬时感应电动势为零的位置。
中性面的特点:a.线圈处于中性面位置时,穿过线圈的磁通量Φ最大,但
产生:矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。
?Φ=0; ?t变化规律e=NBSωsinωt=Emsinωt;i=Imsinωt;(中性面位置开始计时),最大值Em=NBSω ...
四值:①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的;对于正弦式交流U=Um2=0.707Um ④平均值
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2I2m1?Im2 2不对称方波:I?2I1?I22 不对称的正弦波 I?2求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt=εΔt/R=ΔΦ/R
我国用的交变电流,周期是0.02s,频率是50Hz,电流方向每秒改变100次。 瞬时表达式:e=e=2202sin100πt=311sin100πt=311sin314t 线圈作用是“通直流,阻交流;通低频,阻高频”. 电容的作用是“通交流、隔直流;通高频、阻低频”.
变压器两个基本公式:① U1?n1 ②P入=P出,输入功率由输出功率决定, ...........
U2n2远距离输电:一定要画出远距离输电的示意图来,
包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/ n2、n2/,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
功率之间的关系是:P1=P1/,P2=P2/,P1/=Pr=P2。 电压之间的关系是:
U1n1U2n2?,?,U1??Ur?U2。 ?U2?n2?U1?n1电流之间的关系是:
口。
?II1n1n??,2?2,I1??Ir?I2.求输电线上的电流往往是这类问题的突破
?n2I1?n1I2输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。
U1?2分析和计算时都必须用Pr?Ir,Ur?Irr,而不能用Pr?。
r2rP1?L1, 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失Pr????????U???2SSU1?1?2解决变压器问题的常用方法(解题思路)
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