第十章 电磁感应.doc

用心爱心专心115号编辑第十章电磁感应一、电磁感应现象1．产生感应电流的条件感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。以上表述是充分必要条件。当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时电路中有感应电流产生。这个表述是充分条件但不是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。2．感应电动势产生的条件感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。这里不要求闭合。无论电路闭合与否只要磁通量变化了就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时电路中才会有电流。3．关于磁通量和磁通量变化如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面其面积为S则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量用Φ表示。Φ是标量但是有方向（只分进、出该面两个方向）。单位为韦伯符号为Wb。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)。可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下B=Φ/S所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中当B与S的夹角为α时有Φ=BSsinα（α是B与S的夹角）。磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式主要有：①S、α不变B改变这时ΔΦ=ΔBSsinα②B、α不变S改变这时ΔΦ=ΔSBsinα③B、S不变α改变这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)若B、S、α中有两个或三个同时变化时就只能分别计算Φ1、Φ2再求Φ2-Φ1了。abcMNS磁通量有方向的。当初、末状态的磁通量方向相反时计算磁通量变化时应将初、末状态磁通量的大小相加。例1．如图所示矩形线圈沿a→b→c在条形磁铁附近移动试判断穿过线圈的磁通量如何变化？如果线圈M沿条形磁铁从N极附近向右移动到S极附近穿过该线圈的磁通量如何变化？解：⑴在磁铁右端轴线附近由上到下移动时穿过线圈的磁通量由方向向下减小到零再变为方向向上增大。⑵线圈M沿条形磁铁轴线向右移动穿过线圈的磁通量先增大再减小。abc例2．如图所示环形导线a中有顺时针方向的电流a环外有两个同心导线圈b、c与环形导线a在同一平面内。穿过线圈b、c的磁通量各是什么方向？穿过哪个线圈的磁通量更大？解：b、c线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的但向里的更多所以总磁通量都是向里的。由于穿过b、c线圈向里的磁通量相同而穿过b线圈向外的磁通量比穿过c线圈的少所以穿过b线圈的总磁通量更大。bca例3．如图所示虚线圆a内有垂直于纸面向里的匀强磁场虚线圆a外是无磁场空间。环外有两个同心导线圈b、c与虚线圆a在同一平面内。穿过线圈b、c的磁通量哪个更大？当虚线圆a中的磁通量增大时在相同时间内穿过线圈b、c的磁通量哪一个变化量更大？解：b、c所围面积内磁通量始终相同穿过它们的磁通量和磁通量变化始终相同。二、感应电流的方向1．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。楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场：感应电流的磁场（新产生的磁场）和引起感应电流的磁场（原来就有的磁场）。前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：⑴确定原磁场方向；⑵判定原磁场如何变化（增大还是减小）；⑶确定感应电流的磁场方向（增反减同）；⑷根据安培定则判定感应电流的方向。如果感应电流是由相对运动引起的那么感应电流引起的结果一定是“阻碍相对运动”的。楞次定律的这个结论与能量守恒定律是一致的：既然有感应电流产生就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的所以只能是机械能转化为电能因此机械能减少。磁场力对物体做负功是阻力表现出的现象就是“阻碍”相对运动。220V如果感应电流是由自身电流变化引起的那么感应电流引起的结果一定是“阻碍自身电流变化”的就是自感现象。自感现象的应用和防止。应用：日光灯电路图及原理：灯管、镇流器和启动器的作用。防止：定值电阻的双线绕法。2．右手定则。对一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。这时用右手定则更方便一些。例4．如图所示有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时外环中有无感应电流？方向如何？解：由于磁感线是闭合曲线内环内部向里的磁感线条数和内环外部向外的所有磁感线条数相等所以外环所围面积内（这里指包括内环圆面积在内的总面积而不只是环形区域的面积）的总磁通向里、增大所以外环中感应电流磁场的方向为向外由安培定则外环中感应电流方向为逆时针。OB例5．如图所示用丝线将一个闭合金属环悬于O点虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场而