电磁感应(单元复习用).ppt

电磁感应复习,一、磁通量（Wb）： 1定义：当磁场与平面垂直时，磁感强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。 2定义式：=BSsin 3单位：韦伯(Wb) 1Wb=1Tm2=1Vs 4注意：若磁场与平面不垂直，则=BS（平行时=0） 5、/t的区别,典型题型一、磁通量(变化)的计算(、),例1：如图所示，已知磁感强度B、线圈面积S。线圈在此位置的磁通量为多少？转过900，磁通量是多少？多少？1800？3600？,例2、如图所示，I为一恒定电流，其右侧的矩形线框第一次从到位置，磁通量的变化为 1，第二次从位置以其右边为轴转动到位置其磁通量的变化为 2，则有1_ 2(大于、等于、小于).,答案：小于,【解题回顾】分析磁通量的变化情况时，如果有相反方向磁感线穿过同一平面，可以设其中某方向为正，则从另一方向穿过的为负，总磁通量为其代数和。,例3：试判断图示闭合回路的磁通量如何变化?,P向右滑动,二、电磁感应现象： 1电磁感应现象：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用_产生_的现象叫做电磁感应，电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。 2产生感应电动势和感应电流的条件： （1）穿过电路的_发生变化或导体作切割磁感线运动时产生感应电动势(注意：与线路是否闭合无关) （2）穿过闭合电路的磁通量发生变化或闭合电路的部分导体作_运动时产生感应电流,（3）磁通发生变化的几种基本情况：回路面积不变，而磁感应强度发生变化(B变)；磁场不变，而回路面积发生变化(S变)；磁场和回路面积均不变，但回路平面与磁场的方向发生了变化(变)；闭合电路的一部分做切割磁感线的运动.,磁场,电流,磁通量,切割磁感线,例4：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：A向右平动；B向下平动；C绕轴转动(边bc向外)；D从纸面向纸外做平动，E向上平动(边bc上有个缺口)；则线圈中有感应电流的是( ),答案：BCD,典型题型二、感应电流产生条件判断,答案：A,例5、如图所示，线圈abcd垂直于有界匀强磁场，且其有一半在磁场中，另一半在磁场外，则下列哪种情况可产生感应电流：( ) A.以ab边为轴转过60 B.以cd边为轴转过60 C.以ab边为轴转过180的过程中，一直有感应电流 D.以cd边为轴转过180的过程中，一直有感应电流,三感应电流(电动势)的方向 楞次定律,a相当于电源正极 b相当于电源负极,2、闭合电路磁通量变化而引起的感应电流方向判断方法： 楞次定律,1、闭合电路部分导体切割磁感线而引起的感应电流方向判断方法：右手定则,四指指向电源_极,正,楞次定律 1内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 2适用范围：磁通量变化而产生感应电流方向判断 3判断步骤： 明确闭合回路范围内的磁场方向（原磁场） 分析穿过闭合电路的磁通量的变化（增大、减小） 根据楞次定律判断感应电流的磁场的方向（新磁场） 利用安培定则判定感应电流的方向,“增反减同”、“来拒去留”、“增缩减扩”,“阻碍但不阻止”,典型题型三、判断感应电流(感应电动势)方向,例6：判断感应电流方向,P向右滑动,答案：从上往下看，先顺时针后逆时针;顺时针-逆时针-顺时针; ABCD,注：右手定则是楞次定律的一种特殊运用。 右手定则适用于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的方向判断；而楞次定律适用于一切电磁感应现象中感应电流方向的判断，更具有普遍性.,答案：AD,例7、如图所示，线框abcd在匀强磁场中沿金属框架向右匀速运动，则( ) A.线框中有感应电流 B.线框中无感应电流 C.f点电势高于e点电势 D.a、d两点电势相同,答案：A,例8、如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外,ad边在纸内，由图中的位置到位置，这三个位置都靠的很近，在这个过程中，线圈中感应电流是：( ) A.始终沿abcd流动 B.始终沿dcba流动 C.由到是沿abcd流动； 由到III是沿dcba流动 D.由到是沿dcba流动； 由到III是沿abcd流动,例9：如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向外，半圆形铝框从直径处于水平位置时，沿竖直平面由静止开始下落，不计阻力，a、b两端落到地面的次序是（ ） Aa先于b Bb先于a Ca、b同时落地 D无法判断,答案：A,楞次定律的内涵： 内容：感应电流总是反抗产生它的那个原因。 原因：（1）原磁通量变化 （2）物体间的相对运动 （3）原电流的变化（自感）,例10-1、MN固定，PQ可以自由移动，当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中，试判断PQ将如何运动？磁铁的加速度大小如何？,典型题型四、楞次定律的应用,【讨论】如果磁体是向上提起的，则P、Q的运动将如何?或者说磁体已向下穿过了回路并在向下落，则P、Q的运动如何?且此时磁体的加速度大小如何?,答案：将互相靠拢，加速度小于g,例10-2、如图所示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则圆环的运动过程中，下列说法正确的是( ) A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时大于g B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g,答案：B,例12、如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑线变阻器R的滑动片P自左向右滑动时，线框ab将（ ） A保持静止不动 B逆时针转动 C顺时针转动 D发生转动，但因电源极性不 明，无法判断转动方向,例11、如图所示，电池的正负极未知，在左侧软铁棒插入线圈的过程中，悬吊在线圈右侧的铝环A将如何运动？,答案：向右,答案：C,例13、如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是（ ） A同时向左运动，间距增大 B同时向左运动，间距减小 C同时向右运动，间距增大 D同时向右运动，间距变小,例14、如图，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，P所受的重力为G，P对桌面的压力为F。求当Q中通有逐渐增大的电流时，P对桌面的压力F如何变化？,答案：D,答案：压力变大,例15：如图所示，在匀强磁场中，光滑平行的导轨上放有金属棒AB、CD，在AB棒以中点O为轴向顺时针方向转动时，CD将（ ） A可能向左移动 B一定向右移动 C一定绕CD的中点O转动 D一定不动,答案：B,例16、如图所示，蹄形磁铁的N、S极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO轴转动，若磁铁按图示方向绕OO轴转动，线圈的运动情况是： A俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速 小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致 D线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于 磁铁的转速,答案：D,例17、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，将铜环从A点由静止释放，向右摆至最高点B，不计空气阻力，则以下说法正确的是 （ ） AA、B两点等高 BA点高于B点 CA点低于B点 D铜环最后将做等幅摆动,答案:BD,思考：若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？,电磁阻尼,应用：磁电式仪表中，为防止仪表通电后指针偏转到某处后来回振动，就利用了这种电磁阻尼原理反之，若不希望振动的机械能由于电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小缺口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生的感应电流很小的措施,四、法拉第电磁感应定律,1.法拉第电磁感应定律：电磁感应中感应电动势的大小，即跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即：,2、特例：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，切割法表达式 =BLv,3、注意： 产生感应电动势的那部分导体相当于电源，该电源的正负极由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由负极流向正极.,用磁通变化计算感应电动势常见有三种情况：,导体“切割”计算感应电动势时要区分两种切割时的算法：,例18、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则( ) A.线圈中0时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为0 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中0至D时间内平均感应 电动势为1.4V,计算一般为t内的平均感应电动势，它一般不等于的算术平均值,典型题型五、,答案：AB,例19、用均匀导线做成的正方形线框每边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以每秒10T的变化率增强时，线框中a、 b两点电势差Uab是多少？,答案：Uab=- 0.1V,说明：在电磁感应与电路计算的习题中，要把电源部分和外电路区分开，找出等效电路，然后利用法拉第电磁感应定律求电动势利用闭合电路欧姆定律和串联关系进行求解是解决这类问题应采用的一般方法,例20、如图所示，导线全都是裸导线，半径为r的圆内有垂直圆平面的匀强磁场，磁感强度为B一根长度大于2r的导线MN以速率v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路中的定值电阻为R，其余电阻不计求：MN从圆环的左端滑到右端的全过程中通过R的电量q,L非线性，故=BLv难以应用，可以用法拉第电磁感应定律求平均电动势,思考1：本题中何时感应电流最大？感应电流最大值为多少？,反思1、想一想，感应电流的平均值I为什么不等于最大电流Imax与最小电流Imin=0的算术平均值？,反思2、电磁感应现象中流过电路的电量的一般求解：,此式具有一般意义,思考2：为使MN能保持匀速运动，需外加的拉力是恒力还是变力？外力的最大功率如何求？,注意：用此式计算电量q时，电流强度应该用平均值，而非有效值，更不能用最大值 ！,Pm=FmV,能量思考：外力做多少功，就产生多少电能，电路就产生多少焦耳热，则还可以用下面式子计算出相同答案：,例21、如图所示，竖直向上的匀强磁场磁感应强度B0=0.5T，并且以0.1T/s的变化率均匀增加，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L=0.5m，在导轨上放着一金属棒MN，电阻R0=0.1，并用水平细线通过定滑轮悬吊着质量 M=2kg的重物导轨上的定值电阻R=0.4，与P、Q端点相连组成回路又知PN长d=0.8m，求：从磁感强度为B开始计时，经过多少时间金属棒MN恰能将重物拉起？,答案：t=4995s,F安=mg,例22、直接写出下图所示各种情况下导线ab两端的感应电动势的表达式(B.L.已知)：,典型题型六、切割公式,答案：E=Blvsin; E=2BRv; E=BRv,公式中的L为有效切割长度：即垂直于B、垂直于v且处于磁场中的直线部分长度,例23、如图所示，匀强磁场中固定的金属框架ABC，导体棒DE在框架上沿图示方向匀速平移，框架和导体棒材料相同、同样粗细，接触良好则（ ） A电路中感应电流保持一定 B电路中磁通量的变化率一定 C电路中感应电动势一定 D棒受到的外力一定 E. 回路的电功率一定,DE棒在任意时刻t在电路中的有效切割长度L=2vttan,与t无关,有更简单的方法吗？,与R成正比，说明电流恒定！,A,例24、如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场Bkt，（k0）那么在t为多大时，金属棒开始移动？开始移动后当ab棒速度为v时，回路中的感应电动势为多少？,典型题型七、即有磁场变化，又有切割,例25、如图所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数（示数不为零称有读数）？ A、无、无、无 B、无、有、有 C、无、有、无 D、有、有、有,典型题型八、电磁感应与恒定电流综合,答案：C,例26、取两个完全相同的灵敏电流计A、B，按图所示用导线连接起来，在把电流计A的指针向左边拨动的过程中，电流表B的指针将为（ ） A、向左摆动 B、向右摆动 C、静止不动 D、发生摆动，但无法判定摆动方向， 因为不知道电流表的内部结构情况,答案：B,例27、如图所示，粗细均匀的电阻丝制成的长方形导线框abcd处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，另一种材料的导体棒MN与导线框保持良好接触并在外力作用下从导线框左端匀速滑到右端，在此过程中，导线框上消耗的电功率P的变化情况可能为（ ） A、逐渐增大 B、先增大后减小 C、先减小后增大 D、增大、减小、再增大、再减小,答案：BCD,例28、如图所示，光滑平行导轨倾斜放置，其下端连接一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面。当导轨上的ab导体棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为P0，除灯泡外，其他电阻不计，要使灯泡消耗的功率变为2P0，下列措施正确的是（ ） 换一个电阻为原来一半的灯泡 把磁感强度B增为原来的2倍 换一根质量为原来 倍的金属棒（长度未变） 把导轨间距增大为原来的 倍（ab棒也相应增长）,答案：C,例29、边长为h的正方形金属导线框，从图所示的初始位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向是水平的，且垂直于线框平面，磁场宽度等于H，上下边界如图中水平虚线所示，Hh，从线框开始下落到完全穿过场区的整个过程中（ ） A、线框中总是有感应电流存在 B、线框受到磁场力的合力方向有时向上，有时向下 C、线框运动的方向始终是向下的 D、线框速度的大小不一定总是在增加,答案：CD,典型题型九、力、磁、电综合问题,例30、如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为l，导轨平面与水平面的夹角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B，在导轨的A、D端连接一个阻值为R的电阻一根垂直于导轨放置的金属棒ab，其质量为m，从静止开始沿导轨下滑求: (1)ab棒下滑的最大速度（要求画出ab棒的受力图，已知ab与导轨间的动摩擦因数为，导轨和金属棒的电阻都不计） (2)ab棒下滑的最大加速度。 (3)若金属棒的电阻为r，求金属棒ab两端的电压Uab最终为多大？,am=g（sin-cos）,例31、如图所示，两根竖直放置在绝缘地面上的金属导轨的上端，接有一个电容为C的电容器，框架上有一质量为m、长为l的金属棒，平行于地面放置，与框架接触良好且无摩擦，棒离地面的高度为h，磁感强度为B的匀强磁场与框架平面垂直开始时，电容器不带电将金属棒由静止释放，问：棒落地时的速度为多大？（整个电路电阻不计）,例32、如图所示，用铝板