《电工技术基础与技能》考前概念梳理与常考题选讲 第6讲、电磁感应

《电工技术基础与技能》考前概念梳理与常考题选讲第6讲电磁感应一、考纲要求（1）理解电磁感应现象产生的条件。（2）熟练掌握右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律。（3）理解自感现象和互感现象，了解自感系数的估算。（4）理解互感线圈同名端的概念及其判断，掌握互感线圈的串联。（5）了解涡流的产生及其在工程技术上的应用。（6）理解电感线圈的储能特性，了解磁场能量的计算。二、知识梳理1．电磁感应现象利用变化的磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。利用电磁感应的方法得到的电动势和电流分别称为感应电动势和感应电流。产生感应电流的方法：（1）闭合回路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，回路中有感应电流。感应电流的方向可用右手定则判定。（2）穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。感应电流的方向可以用楞次定律或右手定则判定。2．楞次定律感应电流的方向，总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化。楞次定律也可表述为：感应电流产生的效果总是反抗引起感应电流的原因。楞次定律是判断感应电流方向的普遍适用的重要定律。3．法拉第电磁感应定律回路中感应电动势的大小，与穿过这个回路的磁通量的变化率成正比，即。导体作切割磁感线运动产生的感应电动势，式中的α为导线运动方向与磁场方向间的夹角。4．自感因通过线圈的电流的变化而在线圈自身引起的电磁感应现象称为自感现象。自感电动势的大小与电流变化率成正比，与电流的大小无关：。自感系数L：空心的电感线圈的自感系数是一个常量，该常量只由线圈本身的性质决定，即只与线圈的截面积、几何形状和匝数有关，而与线圈中的电流无关。单位为H（亨［利］），实际中还常用mH（毫亨）、μH（微亨）。，。互感：两个相互靠近的线圈，如果其中一个线圈中的电流发生变化时，也会使另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。产生的感应电动势称为互感电动势。。互感系数M：互感系数M与这两个线圈的几何形状、尺寸、匝数以及它们之间的相对位置有关，与线圈中电流的大小无关。，式中的K称为耦合系数，0≤K≤1。K＝0时，说明不存在互感；K＝1时说明两个线圈耦合最紧，产生的互感最大，又称全耦合。5．同名端互感线圈由电流变化所产生的自感与互感电动势极性始终保持一致的端点称为同名端。如果已知线圈的绕法，可以运用楞次定律直接判断同名端；如果线圈的具体绕法无法知道，可以用实验的方法来判断。6．电感的串联（1）顺串（异名端串接）。（2）反串（同名端串接）。7．涡流将导线放在金属块上，当变化的电流通过导线时，穿过金属块的磁通发生变化，金属块中会产生闭合漩涡状态的感应电流，这种感应电流称为涡电流，简称涡流。8．磁屏蔽对于低频磁场的干扰，常用铁磁性材料做屏蔽罩，令磁通旁路；对高频磁场的干扰，则应采用电阻率小的导体（如铜、铝等）做屏蔽罩，以增大涡流，利用涡流的去磁作用来达到磁屏蔽的目的。9．电感线圈中磁场能的计算公式电感线圈是储存磁场能的储能元件，磁场能的储存和释放都是通过电磁感应完成的。线圈中的磁场能。——线圈中的磁场能量，单位为J（焦［耳］）。L——线圈的电感，单位为H（亨［利］）。I——通过线圈的电流，单位为A（安［培］）。三、高考常考题选讲（一）、判断题1．只要导线在磁场中运动，导线中就一定能产生感应电动势。（）【答案】×2．感应电流产生的磁场方向总是与原磁场的方向相反。（）【答案】×3．螺旋管线圈的匝数为40时，其电感为1.2mH，若匝数改为60，其他条件不变，这时电感为1.8mH。（）【答案】×4．某一电感元件，其流过的电流变化量越大，则自感电动势也越大。（）【答案】×5．互感电动势的方向与线圈的绕向是有关的。（）【答案】√6．线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通的变化成正比，这个规律称为法拉第电磁感应定律。（）【答案】×7．在同一变化磁通的作用下，感应电动势极性相同的端子称为同名端。（）【答案】√8．法拉第电磁感应定律可以用来计算任意时刻、任意位置的感应电动势。（）【答案】×9.通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。（）【答案】×10.楞次定律指出，感应电流的方向总是与原磁场的方向相反。（）【答案】×（二）、填空题1．有两根相互平行的长直导线A、B，其中A通有稳恒电流，B是闭合电路的一部分，当它们互相靠近时，B中产生的感应电流方向与A中的电流方向________；互相远离时，B中产生的感应电流方向与A中的电流方向________。【答案】相反相同2．如图2-1-37所示，如果线圈的电阻不计，分析下述四种情况下，C、D两点电位的高低。①S未接通时，________；②S闭合的瞬间，________；③S闭合后，________；④S断开的瞬间，________。图2-1-37【答案】3．在图2-1-38所示的螺线管中，放有一条形磁铁，磁极已在图中标出。当磁铁突然向左抽出时，端点A的电位将比端点B的电位________；当磁铁突然向右抽出时，端点A的电位将比端点B的电位________。图2-1-38【答案】高高4．一个线圈铁心的截面积为，线圈的匝数为2000匝，当线圈中电流由零增至2A时，线圈从外电路共吸收能量0.4J，那么，该线圈的电感是________，通过线圈的磁通为________，线圈中的磁感应强度为________。【答案】0.2H0.8T5．图2-1-39示出了A、B、C三个线圈在铁心上的绕向，那么，可以确定端子________（或端子________）为同名端。图2-1-39【答案】1362456．两个相互靠近的线圈，已知甲线圈中电流的变化率为100A/s，在乙线圈中引起0.5V的互感电动势，那么，两线圈间的互感系数为________。又若甲线圈中的电流是10A，那么甲线圈产生的与乙线圈交链的磁链是________。【答案】5mH7．自感线圈的横截面积为，共1000匝，通入图2-1-40所示的电流，在前2s内产生的感应电动势为1V，则线圈的自感系数为________，第1s末线圈内部的磁感应强度为________，第3s、4s内线圈的自感电动势为________，第5s内线圈中的自感电动势为________。图2-1-40【答案】0.5H0.5T0-2V8．若使图2-1-41中开关S闭合瞬间线圈B中感应电动势的方向由3端指向4端，那么电源正极应与________端相连。图2-1-41【答案】29．荧光灯电路主要由________、________和________组成。镇流器的作用是：荧光灯正常发光时，起________作用；荧光灯点亮时，产生________。【答案】灯管镇流器启辉器降压限流感应电压10．空心线圈的电感是线性的，而铁心线圈的电感是________，其电感大小随电流的变化而________。【答案】非线性的变化（三）、单项选择题1．如图2-1-30所示，在研究自感现象的实验中，由于线圈L的作用，（）。图2-1-30A.电路接通时，白炽灯不会发光B.电路接通时，白炽灯不能立即达到正常亮度C.电路切断瞬间，白炽灯突然发出较强的光D.电路接通后，白炽灯发光比较暗【答案】C2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（）。A.导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B.导体作切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流C.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流D.闭合电路在磁场内作切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流【答案】C3．如图2-1-31所示，A、B是两个用细线悬着的闭合铝环，当合上开关S的瞬间（）。图2-1-31A.A环向右运动，B环向左运动 B.A环向左运动，B环向右运动C.A、B环都向右运动 D.A、B环都向左运动【答案】B4．如图2-1-32所示，多匝线圈的电阻和电源的内电阻可忽略，两个电阻器的阻值都是R。S原来断开，电路中电流。现闭合S将一电阻器短路，于是线圈中有自感电动势产生，这个自感电动势（）。图2-1-32A.有阻碍电流的作用，最后电流由减小为零B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于C．有阻碍电流增大的作用，因而电流保持，不变D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是要增大到【答案】D5．如图2-1-33所示，在匀强磁场中，两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线ab、cd，假定它们沿导轨运动的速度分别为和，且。现要使回路中产生最大的感应电流，且方向为a-b，那么ab、cd的运动情况应为（）。图2-1-33A.背向运动 B.相向运动 C.都向右运动 D.都向左运动【答案】A6．在图2-1-34中，当S闭合瞬间，B线圈中a、b电位的关系为（）。图2-1-34A. B. C. D.不能确定【答案】B7．如图2-1-35所示，闭合回路ABCD竖直放在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，AB段可沿导轨自由向下滑动，当AB由静止开始向下滑动时，则（）。图2-1-35A.A端电位较低，B端电位较高B.AB段在重力和磁场力的作用下最后匀速下滑C.AB段在磁场力作用下，以大于g的加速度下滑D.AB段在磁场力作用下，速度逐渐减小【答案】B8．如图2-1-36所示，当开关S打开时，电压表指针应（）。图2-1-36A.正偏 B.反偏 C.不偏转 D.不能肯定【答案】B9．下列属于电磁感应现象的是（）。A.通电直导体产生磁场 B.通电直导体在磁场中运动C.变压器铁心被磁化 D.线圈在磁场中转动发电【答案】D10．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）。A.与穿过这一闭合电路的磁通变化率成正比B.与穿过这一闭合电路的磁通成正比C.与穿过这一闭合电路的磁通变化量成正比D.与穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比【答案】A四、分析计算题1．如图2-1-42所示，线圈A为通电的一次线圈，T为铁心，线圈B为二次线圈，导线CD置于匀强磁场中，当开关S打开瞬间，①在图中标出线圈A、B中产生的感应电动势的极性；②指出导线CD的运动方向。图2-1-42【答案】1、4端为负，2、3端为正；导线CD垂直纸面向内运动。2．如图2-1-43所示，一矩形导电框架两端各串联一电阻，，，放在匀强磁场中，其磁感应强度B＝5T，方向如图所示。今有一导体AB，长0.2m，以1m/s的速度在框架上向右滑动，求：①通过、的电流大小；②磁场对导体AB的作用力；③电阻、上消耗的功率；④外力作用于导体AB的功率。图2-143【答案