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電磁感應(yīng)原理的微觀(guān)解釋

更新時(shí)間:2023-10-28 文章作者:admin2 信息來(lái)源:http://wuliok.com 閱讀次數(shù):

根據(jù)后來(lái)麥克斯韋的理論,變化的磁場(chǎng)周?chē)梢援a(chǎn)生電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng))。如果在電場(chǎng)中正好有閉合導(dǎo)體,則自由電荷(金屬中是自由電子)受電場(chǎng)力作用會(huì)運(yùn)動(dòng),形成電流。如果沒(méi)有閉合,則有電動(dòng)勢(shì),沒(méi)電流。如果沒(méi)有導(dǎo)體,則只有電場(chǎng)。磁場(chǎng)的變化如果是均勻(變化率一定)的,產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng),如果有閉合導(dǎo)體,就形成穩(wěn)定的電流。如果磁場(chǎng)變化不均勻,則產(chǎn)生變化的電場(chǎng),可以在導(dǎo)體中產(chǎn)生變化的電流。即使沒(méi)導(dǎo)體也可產(chǎn)生變化的電場(chǎng),變化的電場(chǎng)周?chē)挚梢援a(chǎn)生磁場(chǎng)。我們現(xiàn)在廣泛使用的無(wú)線(xiàn)電波,就是正余弦變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播(電磁波)。其他的電磁波還有紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)。這就是電磁場(chǎng)理論。s6T物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)原理

⒈ 感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件和方向判定是高考命題頻率較高的內(nèi)容,特別要注意楞次定律的應(yīng)用。“阻礙”兩字是楞次定律的核心,它的含義可推廣為三種表達(dá)方式: ⑴ 阻礙原磁通量的變化(簡(jiǎn)化為“增反減同”原則); ⑵ 阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)化為“來(lái)拒去留”原則); ⑶ 阻礙原電流變化(自感現(xiàn)象)。

⒉ 法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)的核心內(nèi)容,也是高考熱點(diǎn)之一。該定理定量地給出了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式 ,概括了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與穿過(guò)回路的磁通量變化率成正比這一規(guī)律。

⑴ 根據(jù)不同情況, 可表達(dá)成 、 和 幾種情況。

⑵ 注意磁通量φ、磁通量的變化Δφ、磁通量的變化率 三者區(qū)別。

⑶ 注意 和ε=BLv的區(qū)別和聯(lián)系。后者的v可以取平均速度,也可以取瞬時(shí)速度。

⒊ 電磁感應(yīng)的應(yīng)用一般是二個(gè)方面:

⑴ 電磁感應(yīng)和電路規(guī)律的綜合應(yīng)用。 主要將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于電源電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體等效于內(nèi)電阻,其余問(wèn)題為電路分析和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。

⑵ 電磁感應(yīng)和力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用。 此類(lèi)問(wèn)題特別注意動(dòng)態(tài)分析。

如圖所示,用恒力拉動(dòng)放在磁場(chǎng)中光滑框架上的 導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體因切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流,并受到安培力f的阻礙作用。其關(guān)系可表示如下:

設(shè)導(dǎo)體的質(zhì)量為m,框架回路電阻R不變,其運(yùn)動(dòng)方程為

; 即 .

可見(jiàn),隨著切割速度v的增加,導(dǎo)體的加速度a減少。當(dāng)a=0時(shí),速度達(dá)到最大值,v=vmax,這就是導(dǎo)體作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v勻=FR/B2L2。

在較復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,經(jīng)常涉及求解焦耳熱問(wèn)題,而且具體過(guò)程中感應(yīng)電流是變量,安培力也是變量,但是從能量守恒觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,安培力做多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,只要弄清能量的轉(zhuǎn)化途徑,用能量守恒處理問(wèn)題可以省去許多細(xì)節(jié),解題簡(jiǎn)捷、方便。
[考題例析]

例題 如圖所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab擱在框架上,可無(wú)摩擦滑動(dòng)。此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形。棒的電阻為r,其余部分電阻不計(jì)。開(kāi)始時(shí)磁感強(qiáng)度為B。

⑴ 若t=0時(shí)刻起,磁感強(qiáng)度均勻增加,每秒增量為k同時(shí)保持棒靜止。求棒中的感應(yīng)電流。在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向。

⑵ 在上述 ⑴ 情況中,始終保持棒靜止,當(dāng)t=t1s末時(shí)需加的垂直于棒的水平拉力為多大?

⑶ 若從t=0時(shí)刻起,磁感強(qiáng)度逐漸減小,當(dāng)棒以恒定速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化(寫(xiě)出B與t的關(guān)系式)?

解析 ⑴ 由于磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度均勻增加,且 ,在邊長(zhǎng)L的正方形線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 。由閉合電路歐姆定律 。據(jù)楞次定律可判斷線(xiàn)框中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颉?

⑵ 在 末棒ab仍靜止,它受力情況為 ,而此時(shí)刻 ,則 , 。

⑶ 當(dāng)棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流即 時(shí),據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 ,而Δt≠0,所以Δφ=0,即回路內(nèi)總磁通量 保持不變,而在t時(shí)刻的磁通量 。故 。

說(shuō)明 本例是2000年上海高考題。它從B0增加和減少兩個(gè)方向設(shè)置問(wèn)題。題目不難,概念性強(qiáng),比較新穎,是考查電磁感應(yīng)規(guī)律的一道好題。s6T物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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