高中物理电磁感应计算公式及答题思路
电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象,例如,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,产生的电流称为感应电流,产生的电动势称为感应电动势。
法拉第电磁感应定律的内容和公式 法拉第电磁感应定律及其物理意义
法拉第电磁感应定律的内容和公式 法拉第电磁感应定律及其物理意义
电磁感应公式有哪些
法拉第电磁感应定律的公式:
物理磁通量电磁感应解题思路
套路一,滑杆速度的固定求法。滑杆在重力或重力分力和安培力的作用下一般都是做加速度减小的加速运动,当加严格区别磁通量, 磁通量的变化量磁通量的变化率, 磁通量, 表示穿过研究平面的磁感线的条数, 磁通量的变化量, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢, , 大, 不一定大; 大, 也不一定大, 它们的区别类似于力学中的v, 的区别, 另外I、也有类似的区别。速度为零时速度,即重力(分力)等于安培力时滑杆速度,mg或者mgsinθ=(BL)^2V。
套路二,电路中通过的电量。这个问题相对诸如力和热算是个冷门的问题了,整个高中阶段提到电量的公式就只有一个,那就是Q=It①,这里的I是指平均电流,平均电流怎么求呢,有两种方法,种就是求平均感应电动势,然后根据欧姆定律求平均电流,E(平均)=Δφ/Δt②,I(平均)=E(平均)/R总③,三式联立得Q=Δφ/R总。这里R总是电路中总电阻,Δφ(BS)是磁通量变化量,一般磁感应强度B是匀强定值,这里的S是滑杆实际划过的面积(导轨宽度Lx滑杆划过的距离)导轨宽度一般都会告诉,所以归根结底就是求滑杆划过的距离,这样咱们就把求电量转化成了求滑杆走过的距离了,至于距离怎么求,那就得根据滑杆的受力情况判断运动规律,比如滑杆做匀速运动或者匀变速运动之类的规律,然后再求运动的距离就容易多了吧。
套路三,求焦耳热,这个问题呢,本质上就是求安培力做功,一般都是负功,但是只要有安培力在,那就肯定有电流,有电流就肯定会产热,并且是整个电路中所有的电阻产生的焦耳热,所以安培力做功就等于电路中的总焦耳热。求焦耳热需要运用能量守恒定律或者动能定理,虽然定律不一样,但是性质一样。有外力主动拉滑杆运动的,外力做功就是总功,其他的一切能量均是由外力转化而来。没有外力还得滑杆受力分析,看看运动过程有什么力做功,安培力肯定有了,全部变成焦耳热,暂时设为Q,然后重力一般也会做点功(根据滑杆运动升高降低来判断重力做功正负),再就是动能了,需要查看题目中涉及到的所有物体的动能,只要是因为滑杆运动引起的其他物体的运动的动能都需要考虑。
套路四,对于电路中不产生感应电流的情况,大家只记住一点,那就是电路闭合回路磁通量不能发生变化,其实滑杆切割磁感线产生感应电流也是通过改变回路中磁通量大小才达到目的。磁通量不变,就需要列出B1S1=B2S2。
问上面已经写了。
第二问,3mgh-mgh-Q=1/2mV^2。这里的V就是前问结论。
第三问,BoLh=BL(h+Vt+1/2at^2),因为电路中没有电流,滑杆不受安培力,这种情况下,就相当于磁场消失了,滑杆只是在滑轮另一侧物块的重力作用下向上运动。运用牛顿第二定律,3mg-mg=4ma。联立上几式,解出结果即可。
感应电动势E的公式是什么?
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt磁通量的变化率}
3)Em=nBSω(交流发电机的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
4)E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度在一个空心纸筒上绕上一组和电流计联接的导体线圈,当磁棒线圈的过程中,电流计的指针发生了偏转,而在磁棒从线圈内抽出的过程中,电流计的指针则发生反方向的偏转,磁棒或抽出线圈的速度越快,电流计偏转的角度越大.但是当磁棒不动时,电流计的指针不会偏转。(rad/s),V:速度(m/s)}
中文名:感应电动势
概 念:在电磁感应现象里,既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也中最重大的发现之一,它显示了电、必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势
常用符号:E
决定因素:感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关系
单 位:采用单位制,即伏特、 特斯拉、 米、米每秒
如何计算感应电动势?
电动势计算方法:计算公式有:
1、E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率} ;
2、E5. 电磁感应中的自感定律:感应电动势的大小与电路中的自感系数和电流的变化率成正比,即ε = -Ldi/dt,其中ε表示感应电动势,L表示自感系数,di表示电流的变化量,dt表示时间的变化量。=BLV垂(切割磁感线运动) {L:有效长度(m)} ;
4、E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}。
化的磁场在其周围空间激发感生电场,这种感生电场迫使导体内的电荷作定向移动而形成感生电动势。
根据法拉第感应定律,处于含时磁场的闭电路,由于磁场随着时间而改变,会有感生电动势出现于闭电路。感生电动势等于电场沿着闭电路的路径积分。处于闭电路的带电粒子会感受到电场,因而产生电流。
移动于磁场的细直导线,其内部会出现动生电动势。处于这导线的电荷,根据洛伦兹力定律,会感受到洛伦兹力,从而造成正负电荷分离至直棍的两端。这动作会形成一个电场与伴随的电场力,抗拒洛伦兹力,直到两种作用力达成平衡。
按照引起磁通量变化原因的不同,把感应电动势区分为动生电动势和感生电动势。感生电动势和动生电动势根本区别在于磁场是否变化,磁场不变则产生的电动势是动生电动势。磁场变化产生的电动势是感生电动势。
可以感生电动势和动生电动势同时产生。因此,磁棒插入线圈,不论以谁作为参考系,都是感生电动势,不能因为磁棒运动了就说是动生电动势,因为此时电动势成因并不是因为洛伦兹力。
参考资料来源:
法拉第电磁感应定律知识点
将线圈通过开关k与电源连接起来,在开关k合上或断开的过程中,线圈2就会出现感应电流. 如果将与线圈1连接的直流电源改成交变电源,即给线圈1提供交变电流,也引起线圈出现感应电流. 这同样是因为,线圈1的电流变化导致线圈2周围的磁场发生了变化。电磁感应定律(Ⅱ)
在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势。
(1)条件:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。
无论是否闭合,Φ变化就产生电动势。电路闭合才有电流。
(2)方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则来判断。
电动势及电流方向的正负是人为设定的。如果设顺时针电流为正方向,则逆时针电流为负方向。
11.3.1内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。后人称为法拉第电磁感应定律。
11.3.2发现者:纽曼、韦伯
公式可以求平均电动势。Δt→0时,可求瞬时电动势(需要求导数,或者依据Φ-t图斜率)。
11.3.4单位换算:1V=1Wb/s
推导所用公式:电场力做功W=qU,磁通量Φ=BS,安培力F=BIL,电量q=It,力做功W=FL。
1Wb/s=1Tm2/s=1Nm2/Ams=1Nm/As=1J/C=1V
11.3.5定律的重点是对ΔΦ的理解和计算。
1)电磁感应定律只计算感应电动势的大小,所以只计算ΔΦ的。
2)线圈绕垂直于磁场的轴,从中性面(B⊥S)起转转过180°前后,有从正面穿过和从反面穿过两种情况。穿过平面的磁通量是一正一负,ΔΦ=2BS,不为零。从与中性面成θ角起转,ΔΦ=2BScosθ。但从B∥S位置起转,ΔΦ=0.
3)感应电动势E的方向与感应电流I的方向一致。可以设顺时针为正(也可以设逆时针为正),充当电源的那部分线圈(或导体棒)相当于电源,其电阻为电源内阻。
电源两端电压,即路端电压U=IR(外电路是纯电阻);或U=E-Ir(适用于内阻是纯电阻,外电路可以有电动机)。
11.3.6产生感应电动势有5种常见情况(也是设计试题的重点):
3)在匀强磁场中,导体棒以一端为轴旋转切割磁感线。(3-2教材14页题7。)
另分 类:感应电动势分为感生电动势和动生电动势一种推导过程:
导体棒以角速度ω旋转,Δt时间内转过的角为:θ=ωΔt
导体棒扫过的面积ΔS=,ΔΦ=B·ΔS
4)在匀强磁场中,线圈绕垂直于磁场的轴旋转。(3-2教材18页题5.)
5)BS都变化,E感可能等于零。(例3-2教材第9页题7。)
11.3.7对导线切割磁感线时的感应电动势的分析
1)BLv三个物理量彼此垂直时,E=BLv.(条件:B⊥L,L⊥v,v⊥B。)
2)BLv三个物理量中,有两个量相互平行,而第三个量与前两个量中某一个垂直;或者三个量都平行时。E=0.即:
B∥L,或者B∥Lv平面。
L∥v,或者L∥vB平面。
v∥B,或者v∥BL平面。
3)BLv三个物理量中,有两个量夹角为θ,而第三个量与前两个量都垂直,则
E=BLvsinθ.
4)BLv三个物理量彼此都不垂直(这种问题数学立体关系难度较大,不能重点考查物理知识,常从略)。
(水平光滑导轨上,通电导体棒受安培力作用加速。导体棒运动切割磁感线,产生电动势E’,E’与E方向相反,为反电动势。)
欧姆定律只适用于纯电阻电路,不适用电动机电路。E-E’=Ir+IR。导体电压U-E’=IR.
E=E1-E2=BL(v1-v2)=IR总.当I=0时,安培力为零,ab不再减速,cd不再加速。两棒以相同速度匀速运动。若两棒质量相等,由动量守恒定律,则mv0=2mv.
电磁感应原理是什么 计算公式有哪些
感应电动势公式电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。那么,电磁感应原理是什么呢?计算公式有哪些呢?下面我整理了一些相关信息,供大家参考!
电磁感应原理定义是什么
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
若闭合电路为一个n匝的线圈,则又可表示为:式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s.ε 为产生的感应电动势,单位为V(伏特,简称伏)。电磁感应俗称磁生电,多应用于发电机。
电磁感应计算公式是什么
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}。
2)E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA为v或L与磁感线的夹角。{L:有效长度(m)},一般用于求瞬时感应电动势,但也可求平均电动势。
3)Em=nBSω(交流发电机的感应电动势){Em:感应电动势峰值}。
4)E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^2)指的是L的平方}。
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}
计算公式△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t。
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}。
4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,Δt:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}。
△特别注意Φ,△Φ,△Φ/△t无必然联系,E与电阻无关 E=n△Φ/消耗功率:P外=IU,P总=EI。电热:Q外=I2Rt,Q总=I2(R+r)t。△t 。电动势的单位是伏V,磁通量的单位是韦伯Wb,时间单位是秒s。
电磁感应现象的规律是什么
电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
法拉第电磁感应定律的表达式?
参考资料:百度百科积分形式:
公式二: 。要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直(l^B )。2)为v与B的夹角。l为导体切割磁感线的有效长度(即l为导体实际长度在垂直于B方向上的投影)。说明:式①是由安培环路定律推广而得的全电流定律,其含义是:磁场强度H沿任意闭合曲线的线积分,等于穿过此曲线限定面积的全电流。等号右边项是传导电流.第二项是位移电流。式②是法拉第电磁感应定律的表达式,它说明电场强度E沿任意闭合曲线的线积分等于穿过由该曲线所限定面积的磁通对时间的变化率的负值。这里提到的闭合曲线,并不一定要由导体构成,它可以是介质回路,甚至只是任意一个闭合轮廓。式③表示磁通连续性原理,说明对于任意一个闭合曲面,有多少磁通进入盛然就有同样数量的磁通离开。即B线是既无始端又无终端的;同时也说明并不存在与电荷相对应的磷荷。式④是高斯定律的表达式,说明在时变的条件下,从任意一个闭合曲面出来的D的净通量,应等于该闭曲面所包围的体积内全部自由电荷之总和。
微分形式:
说明:式⑤是全电流定律的微分形式,它说明磁场强度H的旋度等于该点的全电流密度(传导电流密度J与位移电流密度
之和),即磁场的涡旋源是全电流密度,位移电流与传导电流一样都能产生磁场。式⑥是法拉第电磁感应定律的微分形式,说明电场强度E的旋度等于该点磁通密度B的时间变化率的负值,即电场的涡旋源是磁通密度的时间变化率。式⑦是磁通连续性原理的微分形式,说明磁通密度B的散度恒等于零,即B线是无始无终的。也就是说不存在与电荷对应的磁荷。式⑧是静电场高斯定律的推广,即在时变条件下,电位移D的散度仍等于该点的自由电荷体密度。
高二物理 法拉第电磁感应定律
其实是适用的,你可以想象成先以长方形运动很小的距离dx,然后长方形突然变长了一点继续运动一小段距离dx,重复上述过程,这其实是一种微元思想,下面是解答过程:
l1、E=nΔΦ/Δt(普适公bai式){法拉第电磁感应定du律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt磁通zhi量的变化率}=xtanθ,v=at,x=at^2/2,联立得Ba^2t^3tanθ/2
或者用E=B△S/△t,S=1/2×(at^2/2)^2tanθ=a^2t^4tanθ/8,再对时间求导,在带入公式就可得到与种方法相同的结果
可以理解成只是竖直方向上切割产生电动势,水平没有。这样想就可以了。3、Em=nBSω(交流发电机的感应电动势) {Em:感应电动势峰值} ;很细了。
是正确的。E=BLV计算的是瞬时值,在瞬时取极限是,往往是把图形作为矩形求面积,故在dt时间内,三角形中的ds是梯形,但由于dt无穷小,故可取矩形面积近似代替。如果用变化率方法,如下:时间t后,s=1/2at^2,dt后,面积S=stanθ(dtv)=s(dtat),E=(SB)/dt=1/2a^2t^3tanθ.。原无误
法拉利电磁感应定律是什么
法拉第电磁感应定律是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。
磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。右手定则内容是伸平右手使姆指与四指垂直,手心向着磁场的N极,姆指的方向与导体运动的方向一致,四指所指的方向即为导体1.[感应电动势的大小计算公式]中感应电流的方向。
法拉第定律最初是一条基于观察的实验定律。后来被正式化,其偏导数的限制版本,跟其他的电磁学定律一块被列麦克斯韦方程组的现代赫维赛德版本。法拉第电磁感应定律是基于这些公式描述了感应电动势和电磁感应现象之间的关系,它们对于解释电磁感应、电动机、发电机和变压器等电磁设备的工作原理具有重要意义。法拉第于1831年所作的实验。
这个效应被约瑟·亨利于大约同时发现,但法拉第的发表时间较早。俄国物理学家海因里希·楞次(H.F.E.Lenz,1804-1865)在概括了大量实验事实的基础后,总结出一条判断感应电流方向的规律,称为楞次定律(Lenz law )。
法拉第电磁感应定律是什么
内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比:拉第电磁感应定律(英语:Faraday's law of electromagnetic induction)是电磁学中的一条基本定律,跟变压器、电感元件及多种发电机的运作有密切关系。定律指出:何封闭电路中感应电动势的大小,等于穿过这一电路磁通量的变化率。
电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律,电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。例如,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,产生的电流称为感应电流,产生的电动势称为感应电动势。拓展资料:
由法拉第电磁感应定律因电路及磁场的相对运动所造成的电动势,是发电机背后的根本现象。当性磁铁相对于一导电体运动时(反之亦然),就会产生电动势。如果电线这时连着电负载的话,电流就会流动,并因此产生电能,把机械运动的能量转变成电能。
发电机可以“反过来”运作,成为电动机。例如,用法拉第碟片这例子,设一直流电流由电压驱动,通过导电轴臂。然后由洛伦兹力定律可知,行进中的电荷受到磁场B的力,而这股力会按佛来明左手定则订下的方向来转动碟片。在没有不可逆效应(如摩擦或焦耳热)的情况下,碟片的转动速率必需使得dΦB/dt等于驱动电流的电压。
当穿过回路的磁通量发生变化时,回路中的感生电动势ε感的大小和穿过回路的磁通量变化率等成正比,即ε感=-△φ/△t 这就是法拉第电磁感应定律。
“法拉第电磁感应定律: 因磁通量变化产生感应电动势的现象,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。由于这个现象是法拉第发现的,又称法拉第电磁感应定律。 电磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。
法拉第
电磁感应定律
:因
变化产生
感应电动势
的现象,闭合电路的一部分
导体
在磁场
里做
切割磁感线
的运动时,导体中就会产生
电流
,这种现象叫
电磁感应现象
。由于这个现象是法拉第发现的,又称法拉第电磁感应定律。
电磁感应现象是
电磁学
磁现象
之间的相互联系和转化,对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系,对
麦克斯韦
电磁场理论
的建立具有重大意义。电磁感应现象在
电工技术
、电子技术
以及
电磁测量
E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率
看看就知道了
电磁感应现象