高中物理 电磁感应 知识点
1. 电磁感应现象一
只要通过闭合回路的磁通发生变化，在闭合回路中就会产生感应电流，如果电路不闭合，则只会产生感应电动势。
这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应，由法拉第于1831年发现。
2. 感应电流产生的条件Ⅱ
1、线圈中产生感应电动势和感应电流的条件是线圈所包围的面积内磁通量的变化。因此，研究磁通量的变化是关键。
（这是 B 和 S 之间的角度）你看，
2、当闭合回路中导体的一部分在磁场中移动切割磁力线时，就能产生感应电动势和感应电流。这就是我们初中学过的。它的本质也是闭合回路中磁通量的变化。
3、产生感应电动势和感应电流的条件：当导体在磁场中切割磁通线时，在导体中就会产生感应电动势；当穿过线圈的磁通量发生变化时，在线圈中就会产生感应电动势。如果导体是闭合电路的一部分，或者线圈是闭合的，就会产生感应电流。从本质上讲，以上两种说法是一致的，因此产生感应电流的条件可以归结为：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3.法拉第电磁感应定律楞次定律二
①电磁感应定律：感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律决定。
如图所示。
楞次定律是一条确定感应电动势方向的定律，但它是用感应电流的方向来表达的。按照这个定律，感应电流只能取这样一个方向，而感应电流在这个方向上产生的磁场必然会阻碍引起感应电流的磁通量的变化。我们把“引起感应电流变化的磁通量”称为“原磁轨”。因此高中物理知识点：电磁感应，楞次定律可以简单地表达为：感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。所谓阻碍原磁通量的变化，就是当原磁通量增加时，感应电流的磁场（或磁通量）与原磁通量的方向相反，阻碍其增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁通量的方向相同，阻碍其减少。 由此可见，正确认识感应电流磁场与原磁通量的关系，是理解楞次定律的关键。注意对“阻碍”和“改变”四个字的理解。“阻碍”不能理解为“阻止”，如果原磁通量增加，感应电流磁场只能阻碍其增加，而不能阻止其增加，原磁通量仍然会增加。感应电流的“磁场”不能阻碍“原磁通量”，尤其是阻碍不能理解为感应电流磁场与原磁道相反。正确的理解应该是：通过使感应电流磁场方向与原磁通量方向相同或相反，可以“阻碍”原磁通量的“改变”，即减少或增加。楞次定律体现了这样的物理过程：
楞次定律也可以这样理解：感应电流的作用总是反对（或阻碍）引起感应电流的原因，也就是说，只要有某种可能的阻碍磁通变化的过程，闭合电路就会试图实现这个过程：
（1）阻碍原有磁通量的改变（原始表达）；
（2）阻碍相对运动，可以理解为“拒来留去”。具体来说，如果产生感应电流的电路或者它的某部分可以自由运动，那么它就会以运动来阻碍通过电路的磁通量的变化；如果原来磁通量的变化是由磁铁与产生感应电流的可动电路之间的相对运动引起的，而电路的面积是不变的，那么电路就会以运动来阻碍磁铁与电路之间的相对运动，电路就会和磁铁同向运动；
（3）线圈面积有扩大或缩小的趋势；
（4）阻碍原有电流的改变（自感现象）。
使用上述规则来分析问题可以成为一种独特的方法，以获得快速而准确的结果。如图1所示，
在O点处悬挂一轻金属环，沿金属环轴线突然插入一条形磁铁，判断插入过程中环如何运动。若按常规方法，应先由楞次定律确定环内感应电流的方向，再由安培定律确定环电流对应的磁极，由磁极间的相互作用确定金属环的运动方向。若直接根据感应电流的作用来分析：在条形磁铁插入环的过程中，环内磁通增加，环内感应电流的作用会阻碍磁通的增加，而向磁通减小的方向运动，因此，环会向右摆动。显然，用第二种方法判断更简单。
利用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤：
（1）求出原始磁场的方向，以及磁通量的变化；
（2）根据楞次定律中的“阻碍”现象，确定感应电流产生的磁场的方向；
（3）用电流表测定感应电流产生的磁场的方向。
3、当闭合电路中导体的一部分移动，切割磁力线时，可利用右手定则确定感应电流的方向。
运动切削产生的感应电流是磁通变化引起的感应电流的一种特殊情况，因此确定电流方向的右手定则也是楞次定律的一种特殊情况。用右手定则能确定的，楞次定律肯定也能确定，但很多时候不如用右手定则那么方便、简单。反之，用楞次定律能确定的，右手定则却不能确定。如图2所示，
闭合图形导体中的磁场逐渐增大。由于看不到切口，所以用右手定则很难判断感应电流的方向，但用楞次定律很容易判断。
注意左手定则和右手定则应用上的不同，两个定则的应用可以简单概括为：“因电而动”用左手，“因动而生电”用右手，因果关系不能混淆。
4. 互感涡流和自感涡流Ⅰ
互感：由于线圈A中电流的变化，它产生的磁通量发生变化，磁通量的变化在线圈B中激发出感应电动势，这种现象叫互感。
自感是指导体本身中电流变化引起的电磁感应现象，产生的感生电动势称为自感电动势。自感系数简称自感或电感英语作文，是反映线圈特性的物理量。线圈越长，单位长度匝数越多，截面积越大，其自感系数就越大。另外，有铁芯的线圈的自感系数比无铁芯的线圈的自感系数要大得多。
自感现象分为通电自感和断电自感两种，断电自感问题就是“小灯泡在灭之前要不要闪一下”，如图2所示。
2、线圈（导体）本身中电流的变化引起的电磁感应现象叫自感应现象，自感应现象中产生的感生电动势叫自感应电动势。
从上面的例子我们可以看出，自感电动势的总量，对线圈（导体）中原有电流的变化有阻碍作用。
3、自感电动势的大小与电流的变化率成正比。
L为线圈自感，是线圈本身的性质。线圈越长，单位长度的匝数越多，截面积越大，有铁心的线圈自感L就越大。单位为亨利（H）。
若线圈中的电流每秒钟变化1A，则线圈中就能产生1V的自感电动势，线圈的自感系数为1H。也有毫亨（mH）和微亨（H）的。
涡流及其应用
1、变压器工作时，除了在初、次级线圈中产生感应电动势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。一般来说，只要空间中存在变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流。我们把这种感应电流称为涡流。
2.应用：
（1）新型炉具——电磁炉。
（2）金属探测器：机场、火车站的安全检查、扫雷、矿产勘探。
5. 交流电 描述交流电的物理量和图形 Ⅰ
1、交流电的产生及变化规则：
（1）产生：强度和方向随时间周期性变化的电流叫做交流电。
当矩形线圈在均匀磁场中绕垂直于均匀磁场的线圈对称轴作匀速旋转运动时，如图5-1所示，便会产生正弦（或余弦）交变电动势，当外电路闭合时，便会形成正弦（或余弦）交变电流。
（2）变更规则：
（1）中性面：垂直于磁力线的平面叫中性面。
当线圈平面位于中性面时，如图5-2（A）所示，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，因此，感应电动势也为零。
当线圈平面以恒定速度旋转到垂直于中性面（即线圈平面与磁场线平行）的位置时，如图5-2（C）所示，穿过线圈的磁通量为零，但线圈平面内磁通量的变化率最大。因此，感应电动势值最大。
（2）感应电动势瞬时值的表达式：
若从中性面出发，则感应电动势的瞬时值表示为：
如图5-2（B）所示。
感应电流瞬时值的表达式为：
若从线圈平面与磁力线平行时开始计时，则感应电动势瞬时值表示为：
2.表征交流电的物理量：
（1）瞬时值、最大值、有效值：
交流电在任一时刻的值称为瞬时值。
瞬时值中最大的值称为最大值或峰值。
交流电的有效值是根据电流的热效应来确定的：让交流电与恒定的直流电通过相同阻值的电阻器，若二者的热效应相等（即在相同的时间内产生相等的热量），则等效的直流电压和电流值就称为该交流电的电压有效值和电流有效值。
注：通常交流电表测量的数值为交流电的有效值，电器上标示的额定值是指有效值，电器上标示的耐压值是指最大值。
（2）周期、频率和角频率
交流电完成一次周期变化所需的时间称为一个周期，用T表示，单位为秒。
交流电在1秒钟内完成一个周期变化的次数称为频率，用f表示，单位为赫兹。
VI. 正弦交流电的函数表达式 Ⅰ
u = U m sin ωt
i = Imsinωt
VII. 电感和电容对交流电I的影响
①电感对交流电有阻碍作用，其阻碍大小用感抗表示。
低频扼流圈的自感系数L较大，其作用是“通直流、阻交流”；
对于高频扼流圈来说，线圈的自感系数L很小，其作用是“通低频，阻高频”。
②电容器对交流电有阻碍作用，其阻碍大小用容抗来表示。
耦合电容器，容量大，阻直流通交流
高频旁路电容容量很小高中物理知识点：电磁感应，阻断直流，阻断低频，通通高频。
8. 变压器Ⅰ
以上公式中的I、U、P均为有效值，不能使用瞬时值。
（3）电压互感器和电流互感器
电压互感器是将高电压变换成低电压，因此它的初级线圈并联在被测高压电路中；电流互感器是将大电流变换成小电流，因此它的初级线圈串联在被测大电流电路中。
（二）解决变压器问题的常用方法
思路一：电压思路。变压器原、副边线圈电压比为U1/U2=n1/n2；当变压器有多个副边绕组时，U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
思路二：功率思路。理想变压器的输入输出功率为Pin=Pout，即P1=P2；当变压器有多个次级绕组时，P1=P2+P3+…
思路三：当前思路，由I=P/U可知，对于只有一个次级绕组的变压器，I1/I2=n2/n1；当变压器有多个次级绕组时，n1I1=n2I2+n3I3+……
思路4（变压器动态问题）约束思路。
（1）电压控制：当变压器初、次级线圈匝数比一定（n1/n2）时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简单表述为“初、次级控制”。
（2）电流控制：当变压器初、次级线圈匝数比一定（n1/n2），输入电压U1确定时，初级线圈中的电流I1由次级线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简单表述为“次级线圈控制初级线圈”。
（3）负载约束：①变压器次级线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P-1+P-2+……；②变压器次级线圈中的电流I2由用户负载和电压U2决定，I2=P2/U2；③总功率=Pline+P2。
动态分析问题的思路可以表述为：
思路5 原理思路。变压器初级线圈中的磁通量发生变化，铁芯中的ΔΦ/Δt相等；当遇到
类型变压器，
ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt，
此公式适用于电压（电流）变化的交流电或直流电，不适用于恒定电压或恒定电流。
IX. 电能传输 I
由于传输电的导线存在电阻，长距离传输电时，大量的电能在线路中损失。
在输送电能功率和输电导线电阻一定的条件下，提高输送电压，降低输送电流强度，可以达到减少线路损耗的目的。
线路中电流强度I及电功率损耗的计算公式为：
注意：输电线上损失的电能不能被利用
因为并不是所有的东西都会落在电线上。
10.传感器及其工作原理Ⅰ
有一些元件能够感受力、温度、光、声音、化学成分等非电量，并能按照一定的规律把它们转换成电压、电流等电量，或转换成电路的通断状态。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是把非电量转换成电量后，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。
光敏电阻在光照下阻值变化的原因：有些物质，如硫化镉，是半导体材料，没有光照时，载流子很少，导电性较差，光照增强，载流子增多，导电性提高，光照越强，光敏电阻的阻值越小。
金属导体的电阻随温度的升高而增大，而热敏电阻的电阻则随温度的升高而减小，且阻值随温度的变化而变化较大。
金属热电阻和热敏电阻都可以将温度的热量转换成电阻的电量，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
11. 传感器的应用 Ⅰ
1.光敏电阻
2.热敏电阻和金属热电阻
3.电容式位移传感器
4、力传感器：把力信号转换成电流信号的元件。
5.霍尔元件
霍尔元件是把电磁感应磁量转换成电压电量的元件。
外加磁场使运动的载流子受到洛伦兹力的作用，聚集在导体板的一侧。导体板的另一侧会出现另一种过剩电荷，这样就形成了横向电场。横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力。当静电力与洛伦兹力达到平衡时，在导体板的左右两侧就会形成一个稳定的电压，这个电压称为霍尔电势差或霍尔电压。
1. 传感器应用的一般模式
2.传感器应用：
力传感器的应用-电子秤
声学传感器的应用-麦克风
温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅、温度计
光学传感器的应用-鼠标、火灾报警
传感器应用示例：1、光控开关 2、温度报警
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