探究感应电流产生的条件.doc

探究感应电流产生的条件一、引入1、提问：电能“生”磁，那么反过来磁能否“生”电呢？2、介绍法拉第“磁生电”的思想，他发现了“磁生电”的规律。3、介绍什么是电磁感应和感应电流。二、实验探究：、探究实验1：部分导体切割磁感线探究实验2：条形磁铁与线圈相对运动磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向N极插入线圈S极插入线圈N极停在线圈中S极停在线圈中N极从线圈中抽出S极从线圈中抽出结论：磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。探究实验3：模仿法拉第的实验操作现象开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变阻器不动开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。三、分析论证，得出结论1、复习磁通量概念及磁通量变化问题。磁通量变化的几种情况：（1）闭合回路所包围的面积S变化，磁感应强度B不变化（2）闭合回路所包围的面积S不变，磁感应强度B变化（3）磁感应强度B方向与面积S夹角的变化等。2、产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。四、典型例题例1在匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）（2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）（3）线框绕轴线AB转动（图丙）。练习1。如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？例2、如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2。线圈在什么时候有感应电流？什么时候没有感应电流？为什么？12练习2矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？ABCDI例3.如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿入圆面积的磁通量将()A逐渐增大B逐渐减小C始终为零D不为零，但保持不变解析：选C.利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图如图考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿入线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的故选C.例4.两圆环A、B同心放置且半径RARB，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为()AABBABCA2 B12C1.将线框从平移到，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以1|；将线框从绕cd边转到，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以2|()|(以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负)故正确选项为C.例6.如图所示，闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流()A使线圈在其平面内平动或转动B使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C使线圈以ac为轴转动D使线圈以bd为轴稍做转动解析：选D.根据产生感应电流的条件可知：只需使穿过闭合回路的磁通量发生变化，就能在回路中产生感应电流线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，根据前面分析BS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量S0，则磁通量一定要改变，回路中一定有感应电流产生当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此S0，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样S0，因而无感应电流产生；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量S仍为零，回路中仍无感应电流；当线圈以bd为轴稍做转动，则线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，故选D.例7.如图所示，在第一象限内存在磁场，已知沿x轴方向磁感应强度均匀增加，满足Bxkx，沿y轴方向磁感应强度不变线框abcd做下列哪种运动时可以产生感应电流()A沿x轴方向匀速运动B沿y轴方向匀速运动C沿x轴方向匀加速运动D沿y轴方向匀加速运动解析：选AC.根据磁场的特点，线框沿x轴方向运动，磁通量增加，有感应电流；沿y轴方向运动磁通量不变，不产生感应电流例8.某学生做观察电磁感应现象的实验，将灵敏电流计、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图4121所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是()A开关位置接错B电流表的正、负极接反C线圈B的接头3、4接反D蓄电池的正、负极接反解析：选A.图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间电流的有无导致磁场变化，进而观察产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到目的例9.如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能()Av1v2 Bv1v2Cv1v2 D无法确定解析：选AB.只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，井字形回路中的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流，故选项A、B正确例10.如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，那么下列说法中正确的是()A线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生B线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生C线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转变成电能D整个线框都在磁场中运动时，机械能转变成电能解析：选AC.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线框全部在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，故B错而进入和穿出磁场的过程中磁通量发生变化，也就产生了感应电流，故A正确在产生感应电流的过程中消耗了机械能，故C正确D错误例11.一个单匝矩形线圈abcd，边长ab20 cm，bc30 cm，如图所示放在Oxyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为30和60，匀强磁场的磁感应强度B102 T试计算：当磁场方向分别沿Ox、Oy、Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？解析：匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为S的平面的磁通量为BS，题中磁场沿Ox、Oy、Oz方向时，找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，就可直接用上述公式计算矩形线圈的面积：Sabbc0.300.20 m26102 m2，它在垂直于三条坐标轴上的投影面积的大小分别为：SxScos6102 m23102 m2，SyScos6102 m23102 m2，Sz0.当磁感应强度B沿Ox方向时，穿过线圈的磁通量xBSx1023102 Wb3104 Wb.当磁感应强度B沿Oy方向时，穿过线圈的磁通量yBSy1023102 Wb3104 Wb.当磁感应强度B沿Oz方向时，穿过线圈的磁通量zBSz0.答案：3104 Wb3104 Wb0例12.如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adeb构成一个边长为L的正方形，开始时磁感应强度为B0.若从t0时刻起，磁感应强度逐渐减小，棒以恒定速度v向右