文档介绍:第四章:电磁感应
【知识要点】
穿过某一面积磁感线条数; =BS·sin;单位Wb,1Wb=1T·m;标量,但有正负。
二.电磁感应现象
当穿过闭合电路中磁通量发生变化,闭合电路中有感应电流现象。如果电路不闭合只会产生感应电动势。(这种运用磁场产生电流现象叫电磁感应现象,是1831年法拉第发现)。
三.产生感应电流条件
1、闭合电路磁通量发生变化。
2、闭合电路中一某些导体在磁场中作切割磁感线运动。(其本质也是闭合回路中磁通量发生变化)。
1、概念:在电磁感应现象中产生电动势;
2、产生条件:穿过回路磁通量发生变化,与电路与否闭合无关。
3、方向判断:感应电动势方向用楞次定律或右手定则判断。
五.法拉第电磁感应定律
1、内容:感应电动势大小跟穿过这一电路磁通量变化率成正比。
2、公式:E=n,其中n为线圈匝数。
3、公式中涉及到磁通量变化量计算,对计算,普通遇到有两种状况:
(1).回路与磁场垂直面积S不变,磁感应强度发生变化,由,此时,此式中叫磁感应强度变化率,若是恒定,即磁场变化是均匀,产生感应电动势是恒定电动势。
(2).磁感应强度B 不变,回路与磁场垂直面积发生变化,则,线圈绕垂直于匀强磁场轴匀速转动产生交变电动势就属这种状况。
(3).磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率区别
三个量
比
较项目
磁通量
磁通量变化量
磁通量变化率
物理意义
某时刻穿过某个面磁感线条数
某段时间内穿过某个面磁通量变化
穿过某个面磁通量变化快慢
大小
Φ=B·Scosθ
ΔΦ=Φ2-Φ1
ΔΦ=B·ΔS
ΔΦ=S·ΔB
=B或=S
注意
若有相反方向磁场,磁通量也许抵消
开始时和转过180°时平面都与磁场垂直,穿过平面磁通量是一正一负,ΔΦ=2BS,而不是零
既不表达磁通量大小,也不表达变化多少。事实上,它就是单匝线圈上产生电动势,即E=
注意:该式中普遍合用于求平均感应电动势。
只与穿过电路磁通量变化率关于,而与磁通产生、磁通大小及变化方式、电路与否闭合、电路构造与材料等因素无关
六.导体切割磁感线时感应电动势
1、导体垂直切割磁感线时,感应电动势可用E=Blv 求出,式中l为导体切割磁感线有效长度。
(1)有效性:公式中l为有效切割长度,即导体与v垂直方向上投影长度。
甲图:l=cdsinβ;
乙图:沿v1方向运动时,l=MN;沿v2方向运动时,l=0。
丙图:沿v1方向运动时,l=R;沿v2方向运动时,l=0;沿v3方向运动时,l=R
(2)相对性:E=Blv中速度v是相对于磁场速度,若磁场也运动,应注意速度间相对关系。
2、导体不垂直切割磁感线时,即v与B有一夹角θ,感应电动势可用E=Blvsinθ 求出。
3、公式普通用于导体各某些切割磁感线速度相似,对有些导体各某些切割磁感线速度不相似状况,如何求感应电动势?
例:如图所示,一长为l导体杆AC绕A点在纸面内以角速度匀速转动,转动区域有垂直纸面向里匀强磁场,磁感应强度为B,求AC产生感应电动势,
解析: AC各某些切割磁感线速度不相等,,且AC上各点
线速度大小与半径成正比,
因此AC切割速度可用其平均切割速度 ,故。
4、——面积为S纸圈,共匝,在匀强磁场B中,以角速度匀速转动,其转轴与磁场方向垂直,则当线圈平面与磁场方向平行时,线圈两端有最大有感应电动势。
解析:设线框长为L,宽为d,以转到图示位置时,
边垂直磁场方向向纸外运动切割磁感线,速度为(圆运动半径为宽边d一半)产生感应电动势,端电势高于端电势。
同理边产生感应电动势。端电势高于d端电势。
则输出端M.N电动势为。如果线圈匝,则,M端电势高,N端电势低。
参照俯示图:这位置由于线圈边长是垂直切割磁感线,因此有感应电动势最大值,如从图示位置转过一种角度,如果圆周运动线速度,在垂直磁场方向分量应为,=(是线圈平面与磁场方向夹角)。当线圈平面垂直磁场方向时,线速度方向与磁场方向平行,不切割磁感线,感应电动势为零。
:计算感应电动势公式:
(导体绕某一固定点转动)
注意:,公式合用条件及使用条件。
,当回路中发生磁通变化时,由于感应电场作用使电荷发生定向移动而形成感应电流,在内迁移电荷量为感应电量。
,仅由回路电阻和磁通量变化量决定,与磁通量变化时间无关。
因而,当用一磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时,线圈里聚积感应电量相等,但快插与慢插时产生感应电动势、感应电流不同,外力做功也不同。
八.楞次定律: