2016屆高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案:電磁感應(yīng)
①s、α不變,b改變,這時δφ=δbssinα
②b、α不變,s改變,這時δφ=δsbsinα
③b、s不變,α改變,這時δφ=bs(sinα2-sinα1)
當(dāng)b、s、α中有兩個或三個一起變化時,就要分別計算φ1、φ2,再求φ2-φ1了。
(2)在非勻強磁場中,磁通量變化比較復(fù)雜。有幾種情況需要特別注意:
①如圖所示,矩形線圈沿a →b →c在條形磁鐵附近移動,試判斷穿過線圈的磁通量如何變化?如果線圈m沿條形磁鐵軸線向右移動,穿過該線圈的磁通量如何變化?
(穿過上邊線圈的磁通量由方向向上減小到零,再變?yōu)榉较蛳蛳略龃螅挥疫吘圈的磁通量由方向向下減小到零,再變?yōu)榉较蛳蛏显龃螅?br>②如圖所示,環(huán)形導(dǎo)線a中有順時針方向的電流,a環(huán)外有兩個同心導(dǎo)線圈b、c,與環(huán)形導(dǎo)線a在同一平面內(nèi)。當(dāng)a中的電流增大時,穿過線圈b、c的磁通量各如何變化?在相同時間內(nèi)哪一個變化更大?
(b、c線圈所圍面積內(nèi)的磁通量有向里的也有向外的,但向里的更多,所以總磁通量向里,a中的電流增大時,總磁通量也向里增大。由于穿過b線圈向外的磁通量比穿過c線圈的少,所以穿過b線圈的磁通量更大,變化也更大。)
③如圖所示,虛線圓a內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場,虛線圓a外是無磁場空間。環(huán)外有兩個同心導(dǎo)線圈b、c,與虛線圓a在同一平面內(nèi)。當(dāng)虛線圓a中的磁通量增大時,穿過線圈b、c的磁通量各如何變化?在相同時間內(nèi)哪一個變化更大?
(與②的情況不同,b、c線圈所圍面積內(nèi)都只有向里的磁通量,且大小相同。因此穿過它們的磁通量和磁通量變化都始終是相同的。)
二、楞次定律
1.楞次定律
感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
楞次定律解決的是感應(yīng)電流的方向問題。它關(guān)系到兩個磁場:感應(yīng)電流的磁場(新產(chǎn)生的磁場)和引起感應(yīng)電流的磁場(原來就有的磁場)。前者和后者的關(guān)系不是“同向”或“反向”的簡單關(guān)系,而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)系。
在應(yīng)用楞次定律時一定要注意: “阻礙”不等于“反向”,“阻礙”不是“阻止”。
(1)從“阻礙磁通量變化”的角度來看,無論什么原因,只要使穿過電路的磁通量發(fā)生了變化,就一定有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。“阻礙”的不是磁感強度b,也不是磁通量φ,而是阻礙穿過閉合回路的磁通量變化。
(2)從“阻礙相對運動”的角度來看,楞次定律的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋:既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生,就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于感應(yīng)電流是由相對運動引起的,所以只能是機械能轉(zhuǎn)化為電能,因此機械能減少。磁場力對物體做負(fù)功,是阻力,表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對運動。
(3)從“阻礙自身電流變化”的角度來看,就是自感現(xiàn)象。
自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止。
應(yīng)用:日光燈電路圖及原理:燈管、鎮(zhèn)流器和啟動器的作用。
防止:定值電阻的雙線繞法。
2.右手定則。
對一部分導(dǎo)線在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況,右手定則和楞次定律的結(jié)論是完全一致的。這時,用右手定則更方便一些。
3.楞次定律的應(yīng)用及其推廣
楞次定律強調(diào)的是感應(yīng)電流的方向,感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量的變化。我們可將其含義推廣為:感應(yīng)電流對產(chǎn)生的原因(包括外磁場的變化、線圈面積的變化、相對位置的變化、導(dǎo)體中電流的變化等)都有阻礙作用。因此用推廣含義考慮問題可以提高運用楞次定律解題的速度和準(zhǔn)確性。