100 分
主线全部通关。你已经能把“变多少、往哪拦、能量哪来”连起来了。
第 1 关先数“穿过去多少”
磁场看不见,但我们可以数它穿过线圈的份量。
把磁铁放在线圈旁边,电流表不动;把磁铁推进去,指针偏了;停住,指针又归零。磁场明明还在,为什么只有推的那会儿有电?要说清这件事,先得有个“穿过量”的计数器。
拿一个线圈迎着磁场。穿过线圈的磁场越“多”,磁通量 Φ 就越大。它不是磁场本身,而是这块面积接住了多少磁场。
当磁场垂直穿过线圈平面,θ = 0°,这时就是课本里最常见的 Φ = BS。线圈转到磁场沿着平面“擦过去”,θ = 90°,穿过面积变成 0,Φ 也就是 0。
别把角度认错θ 是 B 和线圈平面法线的夹角,不是 B 和线圈平面的夹角。题目如果直接说“B 垂直线圈平面”,就放心用 Φ = BS。
过关题:一个闭合线圈完全待在匀强磁场中,只做平移,B、S、方向都不变。会有持续感应电流吗?
第 2 关把磁铁拖进线圈
真正开关不在“有没有磁场”,而在磁通量有没有变化。
下面固定让磁铁的 N 极朝着线圈。按住磁铁左右拖。上半区看线圈,下半区看 Φ-t 曲线。蓝箭头是感应电流方向,观察方向统一为“从磁铁这一侧看线圈”。
现在谁也不用拦磁铁没动,磁通量不变。线圈里可以有磁场,但没有感应电流。
产生感应电流的两个条件① 电路闭合;② 穿过电路的磁通量发生变化。开路时仍可能有感应电动势,但没有持续的感应电流。
请先把磁铁推进去,再拉出来。两种变化都看过才过关。
第 3 关“阻碍”到底在阻碍谁
楞次定律最容易背成半句话。这次把四层意思拆开。
1. 阻碍谁?阻碍的是磁通量的变化,不是磁通量本身。原来有 Φ,不等于必须把它消掉。
2. 怎么阻碍?原磁通量增加,感应磁场和原磁场反向;原磁通量减少,感应磁场和原磁场同向。
3. 运动上什么感觉?“来拒去留”:磁铁靠近就排斥,远离就吸引。它只是一种好用的结果,不替代完整判断。
4. 为什么一定要拦?感应电流的磁效应会反抗引起它的原因。你得继续做功,电能才有来源,不会白送能量。
一句最稳的话“增反减同”说的是感应磁场与原磁场的关系。别直接拿它判断电流;还要再用右手定则。
方向题,固定四步
① 定原磁场:先画穿过线圈的原磁场方向。
② 看 Φ 怎么变:增加、减少,还是不变?
③ 楞次定律定感应磁场:增反减同。
④ 右手定则定电流:右手拇指指感应磁场,四指弯曲方向就是电流方向。
连续做对 3 个不同场景就过关。当前 0 / 3。
第 4 关变化越猛,电动势越大
楞次定律管方向,法拉第定律管大小。
同样变 1 Wb,用时越短,变化越猛,E 越大;线圈绕得越多匝,每一匝都“贡献”一份,E 也越大。式子写的是平均感应电动势。
单位坑1 mWb = 0.001 Wb。题目给毫韦伯时,先除以 1000,再代公式。n 没单位。
调参数达成目标
拖三个滑块,让算出的 E 正好等于目标值。可行答案一定在滑块刻度上。
第 6 关自感与涡流:自己也会拦自己
只要磁通量在变,不一定非要拿磁铁来。
自感:线圈自己的电流变化 → 自己产生的磁场变化 → 穿过自己的磁通量变化 → 出现自感电动势。它总是阻碍原电流的变化。
刚接通原电流想增大,自感电流来压住增长,所以电流不会一下跳到最大。
刚断开原电流想减小,自感电流努力维持原方向,开关处可能出现火花。
自感不是永远反着原电流接通时它与原电流反向;断开时它与原电流同向。它反对的是“变化”。
涡流像金属里的小旋涡
整块金属处在变化磁场中,内部会形成一圈圈感应电流,叫涡流。它能加热、制动;不想发热时,就把铁芯做成彼此绝缘的薄片,切断大涡流的路线。
整块铁芯大圈涡流很容易绕起来,电阻小、发热强。电能在这里变成了不想要的内能。
过关题:变压器铁芯为什么用彼此绝缘的薄片叠成?
第 7 关专拆最常错的坑
每题 2 分。错了就把坑名记住,比抄十遍答案有用。
附加挑战方向判断限时连闯
45 秒,磁铁在左、线圈在右,统一从磁铁一侧看。答错扣 2 秒并清空连对。
45 秒连对 0最好 0
每刷新一个“最好连对”,就拿 3 附加分;连对 10 题拿满 30 分。
通关测10 题把整条链串起来
每次都会换友好数字。交卷后逐题讲;做对的题会永久补上对应的 1 分。