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高中電磁感應物理知識詳解

教育 更新时间:2024-07-18 08:26:15

這一章我們将要學習電磁感應。

一 劃時代的發現

我們知道自第二次工業革命進入電氣時代,我們現在的社會離不開電。那麼怎樣産生電呢?絕大部分發電機的工作原理就是電磁感應。

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)1

前面我們學習過靜電場和磁場。在物理學的發展史上,早期電學和磁學是完全分開的兩個學科。直到後來奧斯特發現電流的磁效應,發現電竟能生磁。這一發現打開了電學和磁學溝通的大門。

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)2

自此之後,科學家們開始紛紛猜測,電能生磁,那麼磁能生電嗎?最終,法拉第經過十年的艱苦探索,完成了實驗的驗證。他發現要想磁生電,離不開運動和變化。運動的磁場,運動的電流,變化的電流都可以産生電流。他把産生電流的過程稱之為電磁感應,産生的電流稱之為感應電流。

二 探究感應電流的産生條件

下面我們來看一下法拉第十年研究所作的實驗,嘗試總結感應電流産生的條件。

實驗一 運動的磁鐵

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)3

當磁鐵向下插入,或者向上拔出,有感應電流。當磁鐵靜止時沒有感應電流。

解釋:磁體的運動,導緻磁場的改變,引起電磁感應。

實驗二 變化的電流

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)4

當通上恒定電流時,沒有感應電流。當開關閉合或者斷開時,在這一瞬間有感應電流。

解釋:電流的有無,導緻磁場變化,引起電磁感應現象。

實驗三 運動的電流

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)5

當通電線圈A向下插入線圈B,或者向上拔出線圈B,有感應電流。當通電線圈A靜止時沒有感應電流。

解釋:通電線圈A的運動,導緻磁場的改變,引起電磁感應。

實驗四 運動的導線

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)6

當導線來回切割磁感線時,有感應電流。

解釋:磁場穿過的線圈的面積發生改變,導緻電磁感應現象産生。

綜上,我們發現要麼是磁場B的變化導緻感應電流的産生。要麼是閉合線圈的面積S發生了變化導緻感應電流的産生。

而且在前面我們學習了一個物理量——磁通量(物理意義:描述穿過某平面的磁感線的條數。)

定義:

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)7

因此,我們可以把感應電流産生的條件總結為:閉合線圈的磁通量發生變化。

注意該條件有兩個注意事項:

1要想有電流 必須要有閉合的回路

2磁通量的變化

三 磁通量複習回顧

下面我們來複習一下磁通量

1定義:

高中電磁感應物理知識詳解(電磁感應第一節感應電流的産生條件)8

2注意事項

①磁場是勻強磁場,不垂直時将磁感應強度分解(或者将面積分級,計算結果一樣)

②和線圈匝數無關,描述穿過某平面的磁感線的條數。

③磁通量為标量,沒有方向,但有正負,當穿入某平面為正則傳出為負。

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