法拉第电磁感应定律.doc

法拉第电磁感应定律基础知识1感应电动势的计算公式E = 它概括了感应电动势大小与穿过回路的磁通量变化率成正比这一规律。2根据不同情况，也有不同表达形式 如果磁感强度B不变，磁通量的变化是由于闭合回路的面积的变化而引起时，则有E = 如果闭合回路的面积不变，磁通量的变化是由于磁感强度的变化而引起时，则有E = 如果磁通量的变化是由于磁感强度和闭合回路的面积共同发生变化而引起时，则有E = 3几种特殊情况 导体平动产生感应电动势EBlvsin，其中。VL，L为切割磁感线的有效长度，为B与V之间的夹角若B、V和l三者两两垂直，则E=Blv电势高低的判断分清内外电路：产生感应电动势的那部分导体为内电路，也就是电源，其余部分为外电路判定电势的高低：在内电路中，感应电流从电源的负极流向电源的正极；在外电路中，感应电流从电源的正极流向负极导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的匀强磁场中匀速转动产生感应电动势E=、（平均速度取中点位置线速度为）O 疑难解析 1注意磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率三者之间的区别NSab磁通量表示穿过磁场中某个面的磁感线条数=BS，其中S指线圈闭合面S在垂直于磁感强度B方向上的投影的面积至于S究竟等于Scos还是Ssin，应视角的具体含义而定，不宜死记硬背 例：如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量a、b的大小关系为Aab Bab Cab D无法比较磁通量的变化量是指末状态的与始状态的由的差，即在实际问题中，它可以由面积的变化、磁场的变化或面积和磁场同时变化而引起的0是回路中产生电磁感应的必要条件在考虑磁通量变化时，要注意磁通量的方向cbdaB例：一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成角。将abcd绕ad轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为A0 B2BS C2BScos D2BSSin磁通量的变化率是描述磁通量变化的快慢的，它是回路中感应电动势大小的决定因素之一感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与穿过回路的磁通量大小没有直接关系电磁感应中，不少情况下穿过回路的磁通量最小时，其变化率最大；而当穿过回路的磁通量最大时，其变化率最小。当“变化的物理量达最大时，其对时间变化率为零”这是物理学中常见的规律按正弦规律变化物理量能很好地遵循这一规律交流发电机是一实例。另外在简谐振动中振子经过平衡位置时速度最大但为零，即振子加速度为零。2公式E =n与E =BLv的区别和联系法拉第电磁感应定律表达式E =n对一切电磁感应现象都适用，既能用来表示某一时刻（或某一位置）感应电动势的瞬时值，又可用来求某段时间t内感应电动势的平均值，但对中学物理来说，因受数学知识的限制，通常只用它求某段时间的平均值公式E =BLv 是由E =n 推导出来的导出公式由推导过程可知，它适用于导体作切割磁感线运动情况，同时必须具备某些条件（B一定，B、L和V三者两两垂直）时，上述公式才成立在公式E =BLV中，若V取平均速度，则E为平均感应电动势；若V取瞬时速度，则为瞬时感应电动势；当线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势E =nBSsin就是瞬时值3运用公式E =n讨论有关问题时的注意点 感应电动势的大小仅决定于（n一定时），与回路是否闭合、回路的具体组成、通过什么方式引起磁通量变化等因素无关 如一个绝缘体回路（或空间某一部分）与一个导体回路，当发生同样的磁通量变化率时，产生的感应电动势大小相等，但电流大小不等运用法拉第电磁感应定律算出的是回路的电动势，而不是某一部分电路上的图13-3dcba电动势如图133中闭合线圈在磁场中向左移动时，穿过线圈的磁通量不变，因此回路电动势等于零，回路电流也为零但其中某一部分导体（如ab或cd）由于它们切割磁感线，所以会产生感应电动势，使a与b（或c与d）两端形成电势差，如同一整块导体在磁场中运动一样针对训练1穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则：(A)线圈中的感应电动势每秒钟减少2V (B)线圈中的感应电动势是2V(C)线圈中的感应电流每秒钟减少2A (D)线圈中的电流是2A2下列几种说法中正确的是：(A)线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大(B)穿过线圈的磁通量越大，线圈中的感应电动势越大(C)线圈放在磁场越强的位置，线圈中的感应电动势越大(D)线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大3有一个n匝线圈面积为S，在时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了，则这段时间内穿过n匝线圈的磁通量的变化量为 ，磁通量的变化率为 ，穿过一匝线圈的磁通量的变化量为 ，磁通量的变化率为 。4如图1所示，前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，第一次用时0.2S，第二次用时1S；则前后两次线圈中产生的感应电动势之比 。图1图25如图2所示，用外力将单匝矩形线框从匀强磁场的边缘匀速拉出设线框的面积为S，磁感强度为B，线框电阻为R，那么在拉出过程中，通过导线截面的电量是_能力提高1.如图4所示，金属导轨MN、PQ之间的距离L=0.2m,导轨左端所接的电阻R=1,金属棒ab可沿导轨滑动，匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T, ab在外力作用下以V=5m/s的速度向右匀速滑动，求金属棒所受安培力的大小。2.如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值为R的电阻，一根质量为m的金属棒ab，垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为，若用恒力F沿水平向右拉导体棒运动，求金属棒的最大速度。 互感和自感基础知识1自感现象是指 而产生的电磁感应现象2自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍流过导体电流的变化，当电流增大 时，自感电动势的方向与原来电流的方向 ；当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流的方向 。3自感电动势的大小与通过导体的电流的 成正比。疑难解析例、如图1所示电路中, D1和D2是两个相同的小灯泡, L是一个自感系数很大的线圈, 其电阻与R相同, 由于存在自感现象, 在开关S接通和断开瞬间, D1和D2发亮的顺序是怎样的？针对训练1.图3所示为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一个灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的现将电键S打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_端到_端这个实验是用来演示_现象的2图4所示是演示自感现象的实验电路图， L是电感线圈， A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻值相同当开关由断开到合上时，观察到自感现象是_，最后达到同样亮 家庭作业1、闭合电路中，感应电动势的大小与穿过它的 A磁通量成正比B磁通变化量成正比C磁通变化率成正比D磁感强度成正比2、如图所示，将一个条形磁铁插入闭合线圈中若第一次插入用时0.2s，第二次插入用时1.0s，那么第一次与第二次流过线圈横截面的电量之比为 A1：5B5：1C1：1D2：13、平行导轨水平放置，一端连接一个定值电阻R，一根金属棒MN和导轨垂直，放在它的上面，与它接触良好，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，当金属棒沿垂直于棒的水平方向以速度v运动时，通过电阻R的电流为I如果使金属棒与导轨斜交角为，如图所示，金属棒仍沿垂直于棒的水平方向以速度v运动，则通过电阻R的电流 A一定增大 B一定不变C一定减小D要由角的大小来决定电流增大还是减小4、如下图所示，四边完全相同的正方形线圈置于一个有界匀强磁场中，磁场垂直于线圈平面，磁场边界与对应的线圈边平行，今在线圈平面内分别以大小相等，方向与正方形各边垂直的速度，沿四个不同的方向把线圈拉出场区，则能使ab间电势差最大的是A向上拉 B向下拉 C向左拉 D向右拉5、如图，在磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一根长为L的金属杆绕a端沿纸面以角速度顺时针匀速转动，则杆上的电动势为 6、穿过某线圈的磁通量随时间t变化的图象如图所示，在下述四段时间内磁通量变化率最大的