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【知識構(gòu)建】

【新知?dú)w納】

● 電流的磁效應(yīng)：

把一根導(dǎo)線平行地放在磁場上方，給導(dǎo)線通電時(shí)，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這個(gè)現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。

● 電流磁效應(yīng)現(xiàn)象：

磁鐵對通電導(dǎo)線的作用，磁鐵會對通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用，使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。電流和電流間的相互作用，有相互平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí)，觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是：同向電流相吸，異向電流相斥。

● 電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)的意義：

①電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。

②電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件，開辟了人類的電器化時(shí)代。

③電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，推動了經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，也體現(xiàn)了自然規(guī)律的和諧的對稱美。

● 對電磁感應(yīng)的理解：

電和磁之間有著必然的聯(lián)系，電能生磁，磁也一定能夠生電，但磁生電是有條件的，只有變化的磁場或相對位置的變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁生電表現(xiàn)為磁場的“變化”和“運(yùn)動”。

引起電流的原因概括為五類：

① 變化的電流。

② 變化的磁場。

③ 運(yùn)動的恒定電流。

④ 運(yùn)動的磁場。

⑤ 在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體。

● 磁通量：

閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量，即Φ，θ為磁感線與線圈平面的夾角。

對磁通量Φ的說明：

雖然閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量，但是當(dāng)磁場與閉合電路的面積不垂直時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也有垂直閉合電路的分量磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直閉合電路面積的分量。

● 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：

一是電路閉合。

二是磁通量變化。

● 楞次定律：

內(nèi)容：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。

● 楞次定律的理解：

① 感應(yīng)電流的磁場不一定與原磁場方向相反，只是在原磁場的磁通量增大時(shí)兩者才相反;在磁通量減小時(shí)，兩者是同樣。

② “阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加，感應(yīng)電流的磁場只能“阻礙”其增加，而不能阻止其增加，即原磁通量還是要增加。

③定律本身并沒有直接給定感應(yīng)電流的方向，只是給定感應(yīng)電流的磁場與原磁場間存在“阻礙”關(guān)系，要注意區(qū)分這兩個(gè)磁場及其間的相互關(guān)系。

● 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟：

①明確所研究的閉合回路。

②判斷原磁場方向。

③ 判斷閉合回路內(nèi)原磁場的磁通量變化。

④依據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向。

利用安培定則(右手螺旋定則)根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向，判斷出感應(yīng)電流方向。

● 右手定則：

內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線從手心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь�運(yùn)動的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

● 楞次定律與右手定則的關(guān)系：

導(dǎo)體運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判斷感應(yīng)電流方向的右手定則也是楞次定律的特例能用右手定則判斷的，一定也能用楞次定律判斷，只是不少情況下不如右手定則來得方便簡單。反過來，用楞次定律能判斷的，并不是用右手定則都能判斷出來。

注意適用范圍：

①楞次定律可應(yīng)用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況，右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場中切割磁感線運(yùn)動的情況，導(dǎo)體不動時(shí)不能用。

②注意研究對象：楞次定律研究的是整個(gè)閉合電路，右手定則研究的是閉合電路的一部分即一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動。

● 感應(yīng)電動勢：

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。

● 法拉第電磁感應(yīng)定律：

內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量和磁通量的變化量沒有關(guān)系。

● 反電動勢：

定義：電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈中也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個(gè)電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們把這個(gè)電動勢稱為反電動勢。

● 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用：

感生電動勢的產(chǎn)生由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢，感生電動勢在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路就是內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路連接后就會對外電路供電變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在空間產(chǎn)生電場，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，由此可見，感生電場就相當(dāng)于電源內(nèi)部的所謂的非靜電力，對電荷產(chǎn)生力的作用。

● 感生電場的應(yīng)用：

電子感應(yīng)加速器是應(yīng)用感生電場對電子的作用來加速電子的一種裝置，主要用于核反應(yīng)研究。

● 互感和自感：

互感現(xiàn)象：兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。

● 對互感的三點(diǎn)理解：

①、互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。

②、互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。

③、在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會影響電路的正常工作，這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感。

自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。

互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不僅僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間，由于是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以可以用安培定則、楞次定律去分析。

自感電流的方向可用楞次定律判斷，當(dāng)導(dǎo)體中電流增加時(shí)，自感電流的方向與原來的方向相反;當(dāng)電流減小時(shí)，自感電流的方向與原來電流的方向相同，在分析自感現(xiàn)象時(shí)，除了要定性分析通電和斷電自感現(xiàn)象外，還應(yīng)半定量地分析電路中的電流變化，分析時(shí)主要抓住通過自感線圈的電流不能突變這一特點(diǎn)，其次是要注意電路結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定時(shí)的變化。

● 渦流：

把塊狀的金屬放在變化的磁場中，或者讓它在磁場中運(yùn)動時(shí)金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬塊內(nèi)組成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫做渦流。整塊金屬電阻很小，所以渦流常常很大。

● 渦流的熱效應(yīng)：

線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間內(nèi)，若電流變大，則其磁場變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場激發(fā)出感生電場，導(dǎo)體可以看成是由許多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流，由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動時(shí)，就會產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應(yīng)。

● 電磁阻尼和電磁驅(qū)動：

電磁阻尼：導(dǎo)體與磁場相對運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對運(yùn)動，利用安培力阻礙導(dǎo)體與磁場間的相對運(yùn)動就是電磁阻尼，磁電式儀表的指針能夠很快停下，就是利用了電磁阻尼。

電磁驅(qū)動：導(dǎo)體與磁場相對運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對運(yùn)動，應(yīng)該知道安培力阻礙磁場與導(dǎo)體的相對運(yùn)動的方式是多種多樣的，當(dāng)磁場以某種方式運(yùn)動時(shí)導(dǎo)體中的安培力為阻礙導(dǎo)體與磁場間的相對運(yùn)動使導(dǎo)體跟著磁場動起來(跟著轉(zhuǎn)動)，這就是電磁驅(qū)動。

● 電磁驅(qū)動與磁懸浮列車：

磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體產(chǎn)生抗磁作用使列車向上浮起而離開軌道，利用周期性地變換磁極方向產(chǎn)生運(yùn)動的磁場，從而使車獲得推動力，磁懸浮列車是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)、已經(jīng)投入使用階段的新型列車，具有的優(yōu)點(diǎn)有：

①速度高。

②安全、平衡、舒適。

③列車與軌道間沖擊小，壽命長，節(jié)能。

④基本上無噪音和空氣污染。