先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

物理的研究是從表象到本質再到運用這樣一個邏輯。

上兩章節我們研究了物理裡的電和磁,同時也知道了電流的磁效應,說明電可以產生磁。

那麼這一章節我們反過來思考一下,利用磁是否可以產生電呢?

(仍然延續我們所講的不糾結於具體的細節,重點在於邏輯的構建)

先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

我們追尋著教材編寫者的思路

第一節 劃時代的發現

在這裡,我們對電和磁之間的關係進行了一個歷史的回顧,讓大家知道電和磁的關係是怎樣一點一點被發現的,讓大家有一個整體輪廓,這也是我們第一節所要講的內容。

這是一個很重要的歷史過程,是讓你對電磁產生興趣的很重要的一節,但是大家往往因為這一節不計入考試範圍而選擇忽視它,這是一件多麼令人感覺遺憾的事。

第二節起,我們開始深入歷史的過程

先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

第二節 探究感應電流的產生條件

首先,研究“利用磁產生電流的條件是什麼”

回顧到我們初中所學內容,閉合電路的其中一部分導體做切割磁感線運動,這個迴路裡面就會產生【感應電流】。

那麼到了高中,我們又應該有一個深入的思考:難道只有這種情況下會產生電流嗎?沒有其他情況能產生電流了嗎?

答案是否定的,這也就是我們高中要再次深入的原因。

除了切割磁感線運動,在閉合迴路面積不變(導線沒有切割磁感線運動)的情況下,只要磁場的大小發生了變化,也會產生感應電流。

這是與初中最大的區別,希望各位高中生能體會到。

第三節 楞次定律

其次,既然利用磁場可以產生電流,隨著研究的深入,我們要思考一系列問題:產生電流的方向應該是什麼樣呢?它到底是順時針還是逆時針呢?影響它的因素又到底是什麼呢?

是偉大的科學家楞次這個人找到了這個因素,給出了楞次定律,幫我們解決了這個問題。

所以,各位學生我們一定要知道【楞次定律】就是為了解決電流方向的問題,而楞次創造了“磁通量”、“阻礙”等這些概念來進行具體闡述。希望大家能體會到這一點。

先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

第四節 法拉第電磁感應定律

再次,電流的方向問題既然解決了,如果我們解決不了電流的大小問題那麼就是沒有意義的,因為它不能為人類所應用。

所以說法拉第這位科學家找到了影響感應電流大小的因素,並把它量化了,還給出了具體的公式,這就是【法拉第電磁感應定律】。

我們應該感謝這個偉大的發現,它讓人類的文明前進了一大步。

第五節 電磁感應現象的兩種情況

不論是【楞次定律】還是【法拉第電磁感應定律】,都是通過大量實驗和數據總結出的規律。

那麼仍然延續我們提到的物理的研究是從表象到本質再到運用這樣一個邏輯:為什麼導體切割磁感線運動會產生電流?而又為什麼閉合電路面積不變,磁場大小發生變化而產生感應電流?它們的本質是什麼?

這就是這一節我們要解決的問題。

先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

我們這邊稍作解釋:關於導體切割磁感線運動產生電流,因為導體含有大量正負電荷,它們在切割磁感線運動時會受到【洛倫茲力】,促使帶電粒子運動形成了電流;

而磁場大小發生變化產生感應電流,本質是磁場大小發生變化時,在它周圍會產生閉合電場,而電場會驅動閉合迴路中的帶點粒子定向移動,從而形成電流。

這就是這一節電磁感應現象的兩類情況。

瞭解本質後,終於到了我們的應用層次

至此我們已經知道了電和磁的本質是什麼,那麼開始到我們的應用層次。

於是有了互感和自感兩種情況,同時也有了渦流、電流阻尼和電磁驅動。

關於這幾種應用大家一定要從電和磁的本質規律深入理解,因為這就是物理從現象到本質的探究再到應用的邏輯展現。

先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

先有磁還是先有電?磁能否產生電?電磁感應這樣學,不成學霸都難

以上就是我們【電磁感應】這章節的邏輯構造

至此

"從電場到磁場再到電和磁之間的聯繫邏輯構造"

已經全部完成!

下次

我們會講法拉第電磁感應定律的一個重要應用——交變電流

(我們目前家庭用電就是交變電流)

那麼交變電流到底是怎樣產生的?

又有什麼規律呢?

請大家

關注我們下次(本週四/下週二)的講解


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