电磁感应(三)
1.3法拉第电磁感应定律(3)
例1. 如图甲、乙、丙所示,导线均 在纸面内运动,磁感应强度垂直纸 面向里,其有效长度L分别为: 甲图:
甲
乙图:沿V1方向运动时, 沿V2方向运动时, .
,
乙
丙图:沿V1方向运动时, ,沿 V2方向运动时, ,沿V3方向运 动时, .
丙
例2、有一夹角为θ的金属角架,角架所围区域 内存在匀强磁场中,磁场的磁感强度为B,方向 与角架所在平面垂直,一段直导线ab,从角顶c 贴着角架以速度v向右匀速运动,求: (1)t时刻角架的瞬时感应电动势;
三、导体棒在匀强磁场中的匀速转动切割 例4、导体棒AB长为L,在垂直纸面向里的匀强 磁场中以A点为圆心做匀速圆周运动,角速度为。 磁感应强度为B,求导体棒中感应电动势的大小。
(2)t时间内角架的平均感应电动势?
(3)电路中的电流?(设单位长度 电阻为r)
二、与图像结合 例3:面积为0.1m2的120匝矩形线圈放在与线圈 平面垂直的匀强磁场中,线圈总电阻1.2Ω,求: (1)在0.3s内穿过线圈磁通量的变化量;
(2)0.3s内通过线圈导线截面的电量;
(3)0.3s内电流做的功。
第三章磁场及电磁感应-PPT
第四节 铁磁性物质
生活中使用螺丝刀拧螺钉时,螺丝刀上得螺钉很容 易掉下来。这时只需把螺丝刀放在磁铁(如音箱扬声器) 上摩擦几下就可以把螺丝吸起来。但就是当拿磁铁去 吸铜钥匙时,无论如何铜钥匙根本就吸不起来,您知道产 生这些现象得原因吗?
一、铁磁物质得磁化 1、物质分类 根据磁导率得大小不同,可将物质分成三类:略大于1 得物质称为顺磁物质,如空气、铝、锡等;略小于l得物 质称为反磁物质,如氢、铜、石墨等;顺磁物质与反磁物 质统称为非铁磁物质。远大于1得物质称为铁磁性物质, 如铁、钴、镍、硅钢、铁氧体等。
第一节 磁场
在磁场中可以利用磁感
线(也称为磁力线)来形象地表 示各点得磁场方向。所谓磁 感线,就就是在磁场中画出得 一些曲线,曲线得疏密程度表 示磁场得强弱;曲线上每一点 得切线方向,都跟该点得磁场 方向相同,如右图所示。
磁感线及磁场方向
若磁体周围磁场得强弱相等、方 向相同,我们把它定义匀强磁场,如右 图所示。
罗盘
第一节 磁场
一、磁场 1、磁体 某些物体具有吸引铁、钴、镍 等物质得性质叫磁性。具有磁性得 物体叫磁体。磁体分为天然磁体与 人造磁体。常见得条形磁铁、马蹄 形磁铁与针形磁铁等都就是人造磁 体,如右图所示。
2、磁极 磁体两端磁性最强,磁性最强得地方叫 磁极。任何磁体都有一对磁极,一个叫南极 ,用S表示;另一个叫北极,用N表示,如右图 所示。N极与S极总就是成对出现并且强度 相等,不存在独立得N极与S极。
常见人造磁铁 磁针得指向
第一节 磁场 当用一个条形磁铁靠近一个悬挂得小磁针(或条形磁铁)时,如
图所示。我们发现:当条形磁铁得N极靠近小磁针得N极时,小磁针N 极一端马上被排斥;当条形磁铁得N极靠近小磁针得S极时,小磁针S 极一端立刻被条形磁铁吸引。
第3章2法拉第电磁感应定律
用公式计算感应电动势大小。
·
规 律 总
情感、态度与 培养严谨的科学态度和辩证唯物观。
结
价值观
菜单
物理·选修1-1
第三章 电磁感应
基
础 落
基础落实·新知探究
实
·
新
知 探
一、感应电动势
究
综 合
1.概念:在电磁感应现象中产生的电动势叫
训 练
·
__感__应__电__动__势___,产生感应电动势的那部分导体相当
律
总
结
菜单
物理·选修1-1
第三章 电磁感应
基
础 落
要点突破·规律总结
实
·
新
知 探
要点一 Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的区别
究
综 合
[名师精讲]
训
练
·
物理量
磁通量变 磁通量变
要
点
项目
突
磁通量 Φ 化量 ΔΦ
化率ΔΔΦt
能 力 提 升
破
·
规 律
单位
Wb
Wb Wb/s 或 V
总
结
菜单
物理·选修1-1
第三章 电磁感应
能 力 提
要 点
__能__量__守__恒__定__律____。
升
突
破
·
规
律
总
结
菜单
物理·选修1-1
第三章 电磁感应
基
础
落
实
·
新
知 探 究
◎思考
综
2.在把条形磁铁插入或拔出线圈的过程中,闭
合 训
练
合回路中都会有电能产生,这些电能是哪里来的呢
电磁感应第三课
第三课楞次定律【学习目标】1.掌握右手定则,并理解右手定则实际上是楞次定律的一种具体表现形式;(重点)2.理解并掌握楞次定律的内容;3.能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向,培养学生应用物理规律解决实际问题的能力.(重点+难点)【知识梳理】1.右手定则(1)内容:将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢的四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线从手心穿入,大拇指指向导体运动方向,这时四指的指向就是感应电流的方向,也就是感应电动势的方向.(2)适用范围:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.2.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是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)利用楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的方法归纳为4个步骤:①分辨引起电磁感应的原磁场B0的方向.②确定B0通过闭合回路磁通量的增减.③根据楞次定律,确定感应电流的磁场B′的方向.④用安培定则判断感应电流的方向3.感应电流的磁场与磁通量变化的关系感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量增减有关.当引起感应电流的原磁场B0穿过螺线管的磁通量增加时,感应电流的磁场B′方向与原磁场B0方向相反;当B0穿过螺线管的磁通量减小时,感应电流的磁场B′方向与原磁场B0的方向相同.【基础自测】1.判断下列说法的正误.(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.(×)(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同.(√)(3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化.(×)2.如图所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′,都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN,MN向右运动时,MN中的电流方向为________,MN向左运动时,MN中的电流方向为________.(填“M→N”或“N→M”)答案N→M M→N【考点应用】考点一:对楞次定律的理解及应用1.因果关系:闭合导体回路中磁通量的变化是因,产生感应电流是果;原因产生结果,结果又反过来影响原因.2.“阻碍”的含义谁阻碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化快慢,这种变化将继续进行的过程中,其他形式的能转化为电能,常见的情况有以下四种:(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同);(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留);(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩);(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到).提示:(1)“阻碍”并不意味着“相反”.在理解楞次定律时,有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向和原磁场方向相反,事实上,它们可能同向,也可能反向,需根据磁通量的变化情况判断.(2)“阻碍”的结果是实现了其他形式的能向电能转化,这和能量守恒定律相吻合,如果没有“阻碍”,将违背能量守恒定律.【例1】如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管,则电路中()A.始终有感应电流自a向b流过电流表GB.始终有感应电流自b向a流过电流表GC.先有a→G→b方向的感应电流,后有b→G→a方向的感应电流D.将不会产生感应电流[思路点拨] 应用楞次定律判断感应电流的方向时,关键是分析原磁场方向和穿过回路的磁通量的变化情况.[解析]条形磁铁从左边进入螺线管的过程中,在螺线管内产生的磁场方向向右,穿过螺线管的磁通量不断增加,根据楞次定律,感应电流的方向是a→G→b.条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中,在螺线管内产生的磁场方向仍向右,穿过螺线管的磁通量不断减小,根据楞次定律,感应电流的方向是b→G→a,故C正确.[答案]C总结:应用楞次定律时应依次确定的物理量【跟进训练1.1】如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()A.S增大,l变长B.S减小,l变短C.S增大,l变短D.S减小,l变长解析:选D.当通电导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要反抗磁通量的增大,一是用缩小面积的方式进行反抗,二是用远离直导线的方式进行反抗.故D正确.考点二:楞次定律、右手定则、左手定则1.楞次定律与右手定则的区别及联系楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生电磁感应的现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例2.右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向已知已知切割运动方向和磁场方向已知电流方向和磁场方向条件图例因果关系运动→电流电流→运动应用实例发电机电动机(2)区分右手定则和安培定则:右手定则判断电流的方向;安培定则判断电流产生磁场的方向.【例2】图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,其中能产生由a到b 的感应电流的是()[思路点拨] 部分导体切割磁感线运动时,一般用右手定则判断感应电流方向,其方法是:掌心——磁感线穿过;拇指——导体运动方向;四指——感应电流方向.[解析]题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线,应用右手定则判断可得:A中电流方向为a→b,B中电流方向为b→a,C中电流沿a→c→b→a方向,D中电流方向为b→a.故选A.[答案]A【跟进训练2.1】(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F 拉动导体棒MN,下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是() A.感应电流的方向是N→MB.感应电流的方向是M→NC.安培力水平向左D.安培力水平向右[思路点拨][解析]以导体棒为研究对象,导体棒所处位置磁场的方向向下,运动方向向右,根据右手定则可知,导体棒中感应电流的方向是N→M,再根据左手定则可知,导体棒所受安培力的方向水平向左,选项A、C 正确.[答案]AC总结:“三定则一定律”的比较适用的基本物理现象应用的定则或定律判断电流(运动电荷)产生的磁场的方向安培定则判断安培力、洛伦兹力的方向左手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生的右手定则感应电流的方向判断穿过闭合电路的磁通量发生变化时产生的感应电流楞次定律的方向【例3】如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是()A.向右加速运动B.向左匀速运动C.向右减速运动D.向左减速运动[思路点拨] (1)PQ匀速运动→恒定电流→L1中磁通量不变→MN不动.(2)PQ变速运动→变化的电流→L1中磁通量变化→L1中产生感应电流→MN受安培力作用而运动.[解析]当PQ向右运动时,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律可以判断流过MN的感应电流方向是从N→M的,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,可见选项A 错误;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C是正确的;同理可判断D项是错误的.PQ匀速运动时,MN中无感应电流,MN不受安培力,B项错.[答案]C总结:电磁感应现象中导体运动问题的分析方法(1)确定所研究的闭合电路;(2)明确闭合电路所包围的区域磁场的方向及磁场的变化情况;(3)确定穿过闭合电路的磁通量的变化或导体是否切割磁感线;(4)根据楞次定律或右手定则判定感应电流的方向;(5)根据左手定则或“来拒去留”“增缩减扩”等判断导体所受安培力及运动的方向.【跟进训练3.1】如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向解析:选D.金属杆PQ向右切割磁感线,根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向;原来T 中的磁场方向垂直于纸面向里,金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外,使得穿过T的磁通量减小,根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流,综上所述,可知A、B、C项错误,D项正确.考点三:楞次定律的推广应用【例4】(多选)如图所示,光滑固定的导轨m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A.p、q将互相靠拢B.p、q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g[思路点拨] 有两种方法可以解答本题:(1)直接应用楞次定律,根据楞次定律中的“阻碍”直接判断出闭合回路面积的变化趋势和导体棒的运动趋势;(2)首先判断出感应电流的方向,再利用左手定则判断安培力的方向.[解析]条形磁铁从高处下落接近回路时,穿过闭合回路中的磁通量将增加,根据楞次定律,感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加,具体表现应为:使回路面积减小,延缓磁通量的增加;对磁铁产生向上的磁场力,延缓磁铁的下落.故选项A、D正确.[答案]AD总结:发生电磁感应时,通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定,可能是阻碍导体的相对运动,也可能是通过改变线圈面积来阻碍原磁通量的变化.若原磁通量增加,则通过减小面积起到阻碍的作用;若原磁通量减小,则通过增大面积起到阻碍的作用.这种方法用来判断“动”的问题非常有效.【跟进训练4.1】如图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在fe右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向上,在fe左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内.当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界fe处由静止开始向右运动后,() A.圆环内产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势B.圆环内产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势C.圆环内产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势D.圆环内产生变小的感应电流,圆环有扩张的趋势解析:选C.由于金属棒向右运动的加速度减小,速度增加变慢,则电流增加的也变慢,则单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小.由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abdc回路中产生顺时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于纸面向里的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量增大.【课时练习】1.(楞次定律的理解)根据楞次定律知,感应电流的磁场一定是()A.阻止引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场方向相反C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同答案C解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故选C.2.(楞次定律的应用)某磁场磁感线如图所示,有一铜线圈自图中A处落至B处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是()A.始终顺时针B.始终逆时针C.先顺时针再逆时针D.先逆时针再顺时针答案C解析自A处落至题图虚线所示位置的过程中,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针,从题图虚线所示位置落至B处的过程中,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律知,线圈中感应电流方向为逆时针,C项正确.3.(楞次定律的应用)磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图7所示方向的感应电流,则磁铁()A.向上运动B.向下运动C.向左运动D.向右运动答案B4.(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,如图所示,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是()答案BC解析图A中导体不切割磁感线,导体中无电流;由右手定则可以判断B、C正确;D图中感应电流方向应垂直纸面向外.【课后练习】1.如图所示,水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环,其中B接电源,在接通电源的瞬间,A、C两环()A.都被B吸引B.都被B排斥C.A被吸引,C被排斥D.A被排斥,C被吸引解析:选B.在接通电源的瞬间,环B可等效为一短小的条形磁铁.左边为N极右边为S极,穿过A、C环的磁通量在增加.两环A、C为了阻碍磁通量的增加,都应朝环B外部磁场较小的方向运动,即A向左而C向右运动,两环都受到B环的排斥作用.2.磁电式仪表的线圈常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上而不用塑料做骨架是因为() A.塑料材料的坚硬程度达不到要求B.在铝框和指针一起摆动时更容易使指针很快停止摆动C.其他条件相同下,在通电后铝框比塑料框更容易摆动起来D.塑料是绝缘体,塑料框和指针一起摆动时更容易使指针很快停止摆动解析:选B.把线圈绕在铝框上而不用塑料做骨架是因为:在铝框和指针一起摆动时,铝框切割磁感线产生感应电流,此时铝框受安培力作用,阻碍铝框的相对运动,故更容易使指针很快停止摆动,故选B. 3.如图所示,光滑的金属导轨置于水平面内,匀强磁场方向垂直于导轨平面向上,磁场区域足够大.导线ab、cd平行放置在导轨上,且都能自由滑动.当导线ab在拉力F作用下向左运动时,下列判断错误的是()A.导线cd也向左运动B.导线cd内有电流,方向为c→dC.磁场对ab的作用力方向向右D.磁场对ab和cd的作用力方向相同解析:选D.当导线ab在力F作用下向左运动时,由右手定则知,电流方向为b→a,故cd内电流的方向为c→d,B正确;由左手定则知,ab边所受安培力方向向右,cd边所受安培力方向向左,且导线cd向左运动,故A、C项正确,D项错误.4.两个环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环.当A以如图所示的方向绕中心转动时,B中产生如图所示方向的感应电流.则()A.A可能带正电且转速减小B.A可能带正电且转速恒定C.A可能带负电且转速减小D.A可能带负电且转速增大解析:选C.因为当A带负电按顺时针方向旋转时等效于逆时针方向的环形电流,根据右手定则将产生向外的磁场,当转速减小时,穿过B的向外的磁通量减少,根据楞次定律,在B中将产生逆时针方向的感应电流.选项C正确.5.(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5×10-5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100 m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过.设落潮时,海水自西向东流,流速为2 m/s.下列说法正确的是()A.河北岸的电势较高B.河南岸的电势较高C.电压表记录的电压为9 mVD.电压表记录的电压为5 mV解析:选AC.海水在落潮时自西向东流,该过程可以理解为:自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场.根据右手定则,北岸电势高,南岸电势低,A对,B错.根据E=BL v=4.5×10-5×100×2 V=9×10-3V 可知,C对,D错.6.(多选)如图所示,用细线悬挂一个很轻的铝环,铝环可以自由摆动.甲、乙两图的不同在于甲图中的铝环是完整闭合的,乙图中的铝环下端沿直径方向裂开了一个狭缝,不闭合.下列实验现象中正确的是() A.甲图中当磁铁向铝环靠近时,铝环后退B.乙图中当磁铁向铝环靠近时,铝环后退C.甲图中当磁铁离开铝环时,铝环被吸引D.乙图中当磁铁离开铝环时,铝环被吸引解析:选AC.由于甲图中的铝环是完整的、闭合的,当磁铁靠近或远离它时,铝环中产生感应电流,感应电流自身产生的磁场对磁铁有排斥或吸引的力;而乙图中的铝环不闭合,不能产生感应电流,与磁铁间没有磁场力作用,铝环位置不会受磁铁运动的影响.7.(多选)如图,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内,在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向解析:选BC.金属框接通电流的瞬间,两个小线圈的磁通量均增大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的增大,它们必须相互远离,选项A错误,B正确;由环形电流的磁场分布规律知两小线圈中原磁场方向均垂直纸面向外,根据“增反减同”原则得,C正确,D错误.8.如图,金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧,若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动,并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势.解析:P向左移动,螺线管中的电流增大,环中磁通量增大,由楞次定律“阻碍”的含义可知,环A 向左移动,且有收缩趋势.答案:左收缩9如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向.(1)开关S闭合时;(2)开关S闭合后;(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器使电流增强;(4)开关S断开时.解析:开关S闭合时,左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示.(1)S闭合时,穿过右边线圈的磁通量Φ增强,由楞次定律可知,感应电流b→a,再由安培定则可知,N极向纸面外偏转.(2)S闭合后,穿过右边线圈的磁通量Φ不变,不产生感应电流,小磁针不偏转.(3)此种情况同(1)现象相同,即N极向纸面外偏转.(4)此种情况与(1)现象相反,即N极向纸面里偏转.答案:见解析。
专题10电磁感应 第3讲电磁感应定律的综合应用(教学课件)-高考物理一轮复习
4.电磁感应中图像类选择题的两个常用方法
定性分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、 排除法 变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是分析物理量的正
负,以排除错误的选项 根据题目所给条件定量写出两个物理量之间的函数关系,然 函数法 后由函数关系对图像进行分析和判断
例2 (2020年山东卷)(多选)如图所示,平面直角坐标系的第一和第
的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电流I,沿顺时针方向为
正方向.图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像,则磁场B随
时间t变化的图像可能是下图中的
()
甲
乙
【答案】B
2.(2021年广东一模)(多选)如图所示,绝缘的水平面上固定有两条 平行的光滑金属导轨,导轨电阻不计,两相同金属棒a、b垂直导轨放 置,其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场,磁场方向竖直向上.现两 金 属 棒 分 别 以 初 速 度 2v0 和 v0 同 时 沿 导 轨 自 由 运 动 , 先 后 进 入 磁 场 区 域.已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域,则a棒从进入到离 开磁场区域的过程中,电流i随时间t的变化图像可能正确的有
()
【答案】AB
【解析】a 棒以速度 2v0 先进入磁场切割磁感线产生的感应电流为 i0 =Bl·R2v0,a 棒受安培阻力做变减速直线运动,感应电流也随之减小,即 i-t 图像的斜率逐渐变小;设当 b 棒刚进入磁场时 a 棒的速度为 v1,此 时的瞬时电流为 i1=BRlv1.若 v1=v0,即 i1=BRlv0=i20,此时双棒双电源反 接,电流为零,不受安培力,两棒均匀速运动离开,i-t 图像中无电流 的图像,故 A 正确,C 错误.
【解析】导体棒向右切割磁感线,由右手定则,知电流方向为 b 指 向 a,由图像可知金属杆开始运动经 t=5.0 s 时,电压为 0.4 V,根据闭 合电路欧姆定律,得 I=UR=00..44 A=1 A,故 A 正确;根据法拉第电磁感 应定律,知 E=BLv,根据电路结构,可知 U=R+R rE,解得 v=5 m/s, 故 B 错误;
高二物理11第三章电磁感应知识点梳理
高二物理11第三章电磁感应知识点梳理电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。
以下是查字典物理网为大伙儿整理的高二物理选修1-1第三章电磁感应知识点,期望能够解决您所遇到的相关问题,加油,查字典物理网一直陪伴您。
1.★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0。
(2)产生感应电动势的条件:不管回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,假如回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
2.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过那个面的磁通量,定义式:=BS。
假如面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。
任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正。
反之,磁通量为负。
所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。
3.★楞次定律(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律适用于一样情形的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情形,此种情形用右手定则判定比用楞次定律判定简便。
(2)对楞次定律的明白得①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。
②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。
③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即增反减同。
④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个缘故,表现形式有三种:①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。
电磁感应(3)
• (3)导体棒达到恒定速度时的受力平衡及电容 器两端的电压.
• 解析:本题考查了感应电动势的计算,闭合电 路欧姆定律以及带电粒子的平衡问题.解题的 基本思路是利用导体棒ab的平衡条件列出 Mgsin θ=BIl,可求出I,再根据导体切割磁 感线和欧姆定律列出方程求出v,在第(2)问中 电流与第(1)问相同,结合带电粒子的平衡列 方程可求解.
• (3)分析导体的受力情况(包含安培力,用左手 定则确定其方向).
• (4)应用力学规律列方程求解.
• 电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安 培力,处理方法与纯力学问题基本相同,但应 注意安培力的大小和方向的确定.
• a.平衡类
• 解决平衡类问题的基本方法是:确定研究对象; 进行受力分析;根据平衡条件建立方程;结合 电磁感应规律求解具体问题.
二、法拉第电磁感应定律 1.内容:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁 通量变化率成正比. 2.公式:E=nΔΔΦt . 3.公式:E=Blv·sin θ.(θ 为 B 和 v 夹角) 4.旋转切割公式:E=12Bl2ω. 5.矩形线框旋转切割公式:E=NBSω.
三、法拉第电磁感应定律的应用
高三专题复习课
法拉第电磁感应定律的应用
奉新一中物理组:邓新华
一、感应电动势 1.定义:在电磁感应现象中产生的电动势.产生电动势 的那部分导体相当于电源,其电阻相当于电源的内阻. 2.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿 过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势产生. 3.感应电流与感应电动势的关系 (1)在等效电源内部电流由负极流向正极. (2)遵守闭合电路欧姆定律,即 I=RE+总r.
• 电磁感应中的力学问题
电磁感应中的“三类模型问题”
第2讲|电磁感应中的“三类模型问题”┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄考法学法电磁感应的动力学和能量问题是历年高考的热点和难点,考查的题型一般包括“单杆”模型、“双杆”模型或“导体框”模型,考查的内容有:①匀变速直线运动规律;②牛顿运动定律;③功能关系;④能量守恒定律;⑤动量守恒定律。
解答这类问题时要注意从动力学和能量角度去分析,根据运动情况和能量变化情况分别列式求解。
用到的思想方法有:①整体法和隔离法;②全程法和分阶段法;③条件判断法;④临界问题的分析方法;⑤守恒思想;⑥分解思想。
模型(一)电磁感应中的“单杆”模型类型1“单杆”——水平式物理模型匀强磁场与导轨垂直,磁感应强度为B,导轨间距为L,导体棒ab的质量为m,初速度为零,拉力恒为F,水平导轨光滑,除电阻R外,其他电阻不计动态分析设运动过程中某时刻测得导体棒ab的速度为v,由牛顿第二定律知导体棒ab的加速度为a=Fm-B2L2vmR,a、v同向,随速度的增加,导体棒ab的加速度a减小,当a=0时,v最大,I=BL v mR不再变化收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征受力平衡,a=0 电学特征I不再变化[例1](2018·安徽联考)如图所示,光滑平行金属导轨P Q、MN固定在光滑绝缘水平面上,导轨左端连接有阻值为R的定值电阻,导轨间距为L,有界匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向上,边界ab、cd均垂直于导轨,且间距为s,e、f分别为ac、bd的中点,将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属棒垂直导轨放置在ab左侧12s处。
现给金属棒施加一个大小为F、方向水平向右的恒力,使金属棒从静止开始向右运动,金属棒向右运动过程中始终垂直于导轨并与导轨接触良好。
当金属棒运动到ef位置时,加速度刚好为零,不计其他电阻。
求:(1)金属棒运动到ef 位置时的速度大小;(2)金属棒从初位置运动到ef 位置,通过金属棒的电荷量; (3)金属棒从初位置运动到ef 位置,定值电阻R 上产生的焦耳热。
《第十三章 3 电磁感应现象及应用》教学设计
《电磁感应现象及应用》教学设计方案(第一课时)一、教学目标1. 理解电磁感应现象,掌握法拉第电磁感应定律。
2. 能够运用所学知识诠释和解决简单的问题,比如设计简单的电磁感应应用电路。
3. 培养实验操作和数据分析的能力,以及科学探究的精神。
二、教学重难点1. 教学重点:理解电磁感应现象,掌握法拉第电磁感应定律的应用。
2. 教学难点:设计并操作电磁感应实验,分析实验数据,解决实际问题。
三、教学准备1. 准备教学用具:电磁学演示器、导线、电源、电阻、小灯泡等,以便进行实验。
2. 搜集一些实际生活中的电磁感应应用案例,用于教室讨论。
3. 预先安置一些相关阅读,以便学生预习新知识。
4. 设计一些简单的问题和实验,让学生尝试解答和操作,以评估他们的理解水平。
四、教学过程:本节内容分为两个部分,起首是电磁感应现象的学习,其次是电磁感应现象在生活和科技中的应用。
以下是具体的教学设计:1. 导入:起首通过一些简单的实验,让学生观察磁铁靠拢闭合线圈时,闭合线圈如何产生感应电流,引入电磁感应的观点。
实验完毕后,教师可以提出问题:这种现象是如何产生的?激发学生的好奇心和探索欲望。
2. 探索电磁感应现象:引导学生逐步探索出产生感应电流的条件和规律。
可以先从定义开始,然后讨论楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用。
教师可以给学生提供一些例题和练习题,帮助学生理解和应用这些规律。
3. 电磁感应现象的应用:在这一部分,教师可以引入一些实际应用案例,如发电机、变压器、电动机等,让学生了解电磁感应现象在生活和科技中的重要性。
同时,也可以让学生自己设计一些简单的电磁感应应用,如制作一个简单的变压器模型或一个电动机模型。
4. 小组讨论:组织学生进行小组讨论,让学生分享自己在制作和应用电磁感应模型的经验和感受,以及在探索过程中遇到的问题和解决方法。
这样可以提高学生的交流和合作能力,同时也可以加深学生对电磁感应现象的理解和应用。
5. 总结与反馈:最后,教师对这节课的内容进行总结,强调电磁感应现象的重要性和应用,并针对学生的学习情况进行反馈和指导。
电磁感应全章最新实用课件集(三)
问题: (1)、对甲图,S闭合瞬间,线圈中磁通量 有没有发生变化? (2)、根据产生电磁感应的条件,线圈中 有无感应电动势产生?能否画出等效电源符号? (3)这个电动势的作用是什么?进行科学 预测。
二、日光灯工作原理
K闭合 220V加在启动器上 启动器无电压
灯管
氖气辉光放电发热 不发热 动静分离
动静结合
自感
镇流器产生瞬时高压 镇流器
气体放电灯管导通
要求I很小
降压限流
练习
1、对日光灯电路,下列说法正确的是 B.启动器可以用一个手动开关来代替
C.启动器中缺少一个电容器后,日光灯就不能正常工作 D.如果用220V的直流稳恒电压代替220V的交流电压, 日光灯也能正常工作
应用3—1 如图是高频焊接的原理示意 图,线圈中通过高频交流电时,待焊接 的金属工件就产生感应电流,由于焊接 3.应用 处的接触电阻很大,放出的热量多,致 (1).真空冶炼炉,高频焊接使温度升得很高,将金属熔化而焊接在 一起.我国生产的自行车车架就是用这
样的办法焊接的.(红对钩 ) 电磁炉
线圈导线 高频电源
2、① 通电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的增大 ② 断电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
三、自感系数
第九节
日光灯原理
一、日光灯的构造
1、灯管
(1)构造及作用:
(2)工作特点:灯管开始点燃时需要一个高电压
( 1000V 以上 ),正常发光时只允许通过不大的电流,
这时灯管两端的电压低于电源电压。
第三章 电磁感应(复习)
习题4
关于感应电流产生的条件,下列说法中正确的 是 A.只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就 有感应电流产生 B.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管 内部就一定有感应电流产生 C.线圈不闭合时,即使穿过线圈的磁通量发 生变化,线圈中也没有感应电流 D.只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化, 闭合电路中就有感应电流
要点2. 涡流
1.涡流:把块状金属放在变化的磁场中,或 者让它在磁场中运动时,金属块内将产生 感应电流,这种电流在金属块内自成闭合 回路,很像水的漩涡,故叫涡电流,简称 涡流.涡流常常很强.
2.涡流的防止:在各种电机和变压器中,为 了减少涡流的损失,在电机和变压器上通 常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁 芯. 3.涡流的利用:冶炼金属的高频感应炉就是 利用强大的涡流使金属尽快熔化.电学测量 仪表的指针快速停止摆动也是利用铝框在 磁场中转动产生的涡流.
复习课 电磁感应
知识网络
第一节 电磁感应现象 知识内容 一、磁通量 1、磁通量表示磁场中穿过某一面 积的磁感线条数. Φ=BS (条件:B垂直于S) Φ=BS sin θ 其中θ是指某一面积的平面与磁 感强度方向的夹角. 当B平于S时: 0
知识内容
2、如何使闭合电路的磁通量发生变化呢?
BS cos
-5
例2 一个矩形线圈在匀强磁场中转动, 产生的感应电动势
则( ) A.交变电流的频率是100πHz B.有效值为220V C.交变电流的周期是0.02 s D.t=0.05 s时,e有最大值
e=220 2sin100 t V
习题9
一个电动机上标“220V 1.5KW”,那么为了 使它正常工作,所使用的正弦交流电应是 A.电压最大值为220V,电流最大值约为9.6A B.电压最大值为311V,电流最大值约为6.8A C.电压有效值为220V,电流有效值约为6.8A D.电压有效值为311V,电流有效值约为9.6A
电磁感应3
r
2
µoI B= 2πr
µoI W = ∫ wmdV = ∫ ⋅ 2πlrdr m 2 2 V R 8 r 1 π
R 2 2
B µoI wm = = 2 2 2µo 8π r
dV = 2πrldr
µoI W = ∫ wmdV = ∫ ⋅ 2πlrdr m 2 2 V R 8 r 1 π
N N2I1S ΦN21 = B 2= µo 1 SN l
N1 I1 B= µo l
I
l
dΦ N 21 µ o N 1 N 2 S −5 = 2.51 × 10 ( H ) = M= dI1 l
dI 1 − ε 21 = − M = −2.51 ×10 − 5 × 10 = −2.51 ×10 4 ( V ) dt
ΦN1= N 1Φ 1 =
µ o N 12 I 1 S
2 1
l dΦ N 1 µ o N S = L 1= dI1 l dΦ N 2 µo N 22S = 同理: 同理: L2 = dI 2 l 2 2 2 2 µ oN N2 S 2 1 LL = =M 1 2 2 l
一般情况: 一般情况:
l
M= µo N1 N 2 S l
M= L L = 1 2
M= k L L 1 2
0 ≤ k ≤1
K称为“耦合系数” 称为“耦合系数”
例、在磁导率为µ 的均匀无限大的磁介质中,有一无 的均匀无限大的磁介质中, 限长直导线, 的矩形线圈在同一 限长直导线,与一边长分别为b和l的矩形线圈在同一 平面内,求它们的互感系数。 平面内,求它们的互感系数。 解:给导线通以电流I 给导线通以电流I
H
1. 位移电流在产生磁场这一点上与传导 电流完全相同,所产生的磁场也是有旋场 电流完全相同,所产生的磁场也是有旋场 2. 和 构成右旋关系。 构成右旋关系。
法拉第电磁感应定律(三)
MN a b新县高中高三物理一轮复习物理导学案( 103)编题人:余海珠 审题人:孙小生 时间:2015 .1 学生姓名:法拉第电磁感应定律(三)典型例题——电磁感应与能量相结合1.如图所示,abcd 是一闭合的小金属线框,用一根绝缘细杆挂在固定点O ,使金属线框绕竖直线OO ′来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线方向跟线框平面垂直.若悬点摩擦和空气阻力均不计,则下列判断正确的是( )①线框进入或离开磁场区域时,都产生感应电流,而且电流的方向相反②线框进入磁场区域后越靠近OO ′线时速度越大,因而产生的感应电流也越大③线框开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小④线框摆动过程中,它的机械能将完全转化为线框电路中的电能A.①③B.②④C.①②D.②③2.把导体匀速拉上斜面如图所示,则下列说法正确的是(不计棒和导轨的电阻,且接触面光滑,匀强磁场磁感应强度B 垂直框面向上)( )A 、拉力做的功等于棒的机械能的增量B 、合力对棒做的功等于棒的动能的增量C 、拉力与棒受到的磁场力的合力为零D 、拉力对棒做的功与棒克服重力做的功之差等于回路中产生电能3.如图所示,竖直平行金属导轨M 、N 上端接有电阻R ,金属杆质量为m ,跨在平行导轨上,垂直导轨平面的水平匀强磁场为B ,不计ab 与导轨电阻,不计摩擦,且ab 与导轨接触良好,若ab 杆在竖直向上的外力F 作用下匀速上升,下列说法正确的是( ) A.拉力F 所做的功等于电阻R 上产生的热B.拉力F 与重力作功的代数和等于电阻R 上产生的热C.拉力F 所做的功等于电阻R 上产生的热及杆ab 势能增加量之和D. 杆ab 克服安培力做的功等于电阻R 上产生的热4.如图所示,质量为m 、高为h 的矩形导线框在竖直面内下落,其上下两边始终保持水平,途中恰好匀速穿过一有理想边界高亦为h 的匀强磁场区域,线框在此过程中产生的内能为A.mghB.2mghC.大于mgh 而小于2mghD.大于2mgh5.如图所示,把矩形线框从匀强磁场中匀速拉出,第一次用速度v 1,第二次用速度v 2,而且v 2=2v 1.若两次拉力所做的功分别为W 1和W 2,两次做功的功率分别为P 1和P 2,两次线圈产生的热量分别为Q 1和Q 2,则下列正确的是A.W 1=W 2,P 1=P 2,Q 1=Q 2B.W 1>W 2,P 1>P 2,Q 1>Q 2C.W 1=W 2,2P 1=P 2,2Q 1=Q 2D.W 2=2W 1,P 2=4P 1,Q 2=2Q 16.如图所示,质量为m=100g 的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8m ,有一质量为M=200g 的小磁铁,以10m/s 的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m ,则磁铁与铝环发生相互作用时:(1)铝环向哪边倾斜?它能上升多高?(2)在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?(g=10m/s )7、如图所示,PQMN 与CDEF 为两根足够长的固定平行金属导轨,导轨间距为L 。
第三章 电磁感应
★高二物理选修1-1全面复习--电磁感应★第一节 电磁感应现象1.磁通量:穿过一个闭合回路的磁感线的多少。
例1:穿过甲线圈的磁通量和穿过乙线圈的磁通量哪个大?(甲、乙线圈面积相等)。
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产生。
例2:在例1各情境中若把同一线圈从甲位置移至乙位置,则移动过程中线圈中会有感应电流产生么?例3:如图,让一闭合线圈穿过一有边界的磁场的过程中,会产生感应电流吗?1.发现电磁感应现象的科学家是________。
2.在国际单位制中,磁通量的单位是( ) A 、韦伯 B 、法拉 C 、库仑D 、特斯拉3.面积是S 的矩形导线框,垂直放在一磁感应强度为B 的匀强磁场中,则穿过导线框所围面积的磁通量为 ( ) A .SBB .BSC .BS D .04.如图,现将线圈向右平移至虚线所示的位置,在此过程中,穿过线圈的磁通量大小( ) A .先增大后减小B .先减小后增大C .逐渐增大D .逐渐减小5.关于产生感应电流的条件,下述说法正确的是 ( )A .位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流B .闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流C .闭合线圈作切割磁感线运动,一定能产生感应电流D .穿过闭合线圈的磁通量发生变化,一定能产生感应电流 6.如图所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈abcd ,应使线圈怎样运动才能使其中产生感生电流 ( ) A .向右平动B .向上平动C .垂直纸面向外平动D .绕O 1O 2转动7.(多)在图中,线圈M 与线圈P 绕在同一铁芯上,则( ) A .当合上开关S 的一瞬间,线圈P 里没有感应电流 B .当合上开关S 的一瞬间,线圈P 里有感应电流 C .当断开开关S 的一瞬间,线圈P 里没有感应电流 D .当断开开关S 的一瞬间,线圈P 里有感应电流8.如图所示,电流表与螺线管组成闭合电路,以下不能..使电流表指针偏转的是( ) A .将磁铁插入螺线管的过程中 B .磁铁放在螺线管中不动时C .将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D .将磁铁从螺线管中向下拉出的过程中9.(多)如图,能够在B 线圈产生感应电流的是( ) A .闭合开关的瞬间B .闭合开关以后的较长时间中C .滑动变阻器在滑动过程中D .在断开开关时瞬间10.如图所示,长直导线中通以电流I ,矩形线圈与电流共面,下列情况中不能产生感应电流的是 ()A .电流I 增大时B .线圈向右平动C .线圈向上平动D .线圈绕ab 边转动第二节 法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
电磁感应图像3
0
i t A
0
S
N
t B i
i
0
[ B ]
t D
t C
0
4、一金属圆环位于纸面内,磁场垂直纸面,规定向里 、一金属圆环位于纸面内,磁场垂直纸面, 为正,如图所示。现今磁场B随时间变化是先按 随时间变化是先按oa图线 为正,如图所示。现今磁场 随时间变化是先按 图线 变化,又按图线bc和 变化 变化, 变化,又按图线 和cd变化,令E1、E2、E3分别表示 这三段变化过程中感应电动势的大小, 这三段变化过程中感应电动势的大小,I1、I2、I3分别 表示对应的感应电流, 表示对应的感应电流,则E1、E2、E3的大小关系是 ___________;电流 1的方向是 逆时针方向 2的方向是 电流I 电流 的方向是___________;I E2=E3>E1 顺时针方向 ___________;I3的方向是 顺时针方向 的方向是____________.
[ c
]
a
d
b c
思考:你能作出 间电压与时间的关系图象吗 间电压与时间的关系图象吗? 思考:你能作出ad间电压与时间的关系图象吗?
2、如图所示,边长为L正方形导线圈,其电阻为 ,现使线圈以 、如图所示,边长为 正方形导线圈 其电阻为R, 正方形导线圈, 恒定速度v沿 轴正方向运动 并穿过匀强磁场区域B,如果以x 轴正方向运动, 恒定速度 沿x轴正方向运动,并穿过匀强磁场区域 ,如果以 轴的正方向作为力的正方向,线圈从图示位置开始运动, 轴的正方向作为力的正方向,线圈从图示位置开始运动,则 变化的图线为哪个图? (1)穿过线圈的磁通量随 变化的图线为哪个图? [ A ] )穿过线圈的磁通量随x变化的图线为哪个图 变化的图线为哪个图? (2)线圈中产生的感应电流随 变化的图线为哪个图?[ C ] )线圈中产生的感应电流随x变化的图线为哪个图 变化的图线为哪个图? (3)磁场对线圈的作用力 随x变化的图线为哪个图? )磁场对线圈的作用力F随 变化的图线为哪个图
法拉第电磁感应定律(三)知识要点概要
法拉第电磁感应定律(三)知识要点
法拉第电磁感应定律是电磁学部分的一个重点内容,它可以综合着力学、热学、静电场、直流电路、磁场等许多内容,主要反映在以下几方面:
1.因导体的切割运动或电路中磁通的变化,产生感应电流,使导体受到磁场力的作用,从而直接影响到导体或线圈的运动.
2.因导体的切割运动或电路中磁通的变化,产生感应电动势,建立电场,从而影响到电路中各部分原来的场强和电势的分布以及场中带电粒子的运动等.3.以电磁感应现象中产生的电能为核心,综合着各种不同形式的能(如机械能、内能等)的转化.。
第三节 电磁感应定律
第三节电磁感应定律1、当闭合回路的部分导体切割磁感线时,部分导体两端会产生_______,闭合回路中会产生_______。
其方向可以由__________和_________判断。
2、当闭合回路的部分导体切割磁感线时,部分导体产生的感应电动势的大小为E=BLvsinα,其中B叫做,单位是,L是,单位,v是,单位是,α是和之间的夹角。
3、法拉第电磁感应定律内容是:穿过线圈回路的磁通发生改变时,在线圈中产生的感应电动势的大小和成正比。
4、法拉第电磁感应定律可以表述为: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感应强度成正比D、与穿过这一闭合电路的磁通变化量成正比5、如图1所示,在均匀磁场中,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v1和v2,且v1>v2,现要使回路中产生最大的感应电流,且方向由a→b,那么ab、cd的运动情况应为()。
A、背向运动 B、相向运动C、都向右运动D、都向左运动6、()有感应电动势就一定有感应电流。
7、()有感应电流就一定有感应电动势。
图18、()穿过闭合电路的磁通变化量越大则产生的感应电动势越大。
9、( )由法拉第电磁感应定律得出闭合电路中感应电动势大小与穿过闭合电路的磁通成正比。
10、图2电路中ab为闭合电路的部分导体,有效长度为5cm,垂直于磁感线向右运动时,产生1V的感应电动势,如果磁感应强度为4T,则ab运动的速度为多大?当电阻为5Ω时,ab中的电流大小是多少?方向如何?图211、图3所示匀强磁场的磁感应强度为0.8T,直导体在磁场中有效长度为20cm,导线运动方向与磁场方向夹角为α,导线以10m/s的速度作匀速直线运动,如图所示,求α分别为0°、30°、90°时直导体上感应电动势的大小和方向。
法拉第电磁感应定律三
法拉第电磁感应定律三1. 关于电磁感应的下列说法中,正确的是()A.穿过线圈的磁通量为零时,感应电动势一定为零B.穿过同一线圈的磁通量越大,感应电动势越大C.穿过同一线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D.穿过同一线圈的磁通量的变化越快,感应电动势越大2. 如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,则在0∼π2ω这段时间内()A.线圈中的感应电流一直在减小B.线圈中的感应电流先增大后减小C.穿过线圈的磁通量一直在减小D.穿过线圈的磁通量的变化率一直在增大3. 关于感应电动势的大小,下列说法中正确的是()A.磁通量越大,感应电动势一定越大B.磁通量减小,感应动势一定减小C.磁通量变化越快,感应电动势一定越大D.磁通量变化越大,感应电动势一定越大4. 闭合电路中产生的感应电动势的大小,取决于穿过该回路的()A.磁通量B.磁通量的变化量C.磁通量的变化率D.磁场的强弱5. 关于感应电动势大小的正确表述是()A.穿过某导体框的磁通量为零时,该线框中的感应电动势一定为零B.穿过某导体框的磁通量越大,该线框中的感应电动势就一定越大C.穿过某导体框的磁通量变化量越大,该线框中的感应电动势就一定越大D.穿过某导体框的磁通量变化率越大,该线框中的感应电动势就一定越大6. 如图所示,在垂直纸面向里的磁场中有一个导体环,在磁场减弱的过程中,导体环中()A.不会产生感应电流B.会产生图示方向的感应电流C.会产生与图示方向相反的感应电流D.会产生感应电流,但方向不能确定7. 关于电磁感应现象的下列说法中,正确的是()A.若线圈中磁通量发生变化,线圈中一定有感应电流产生B.线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大C.感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反D.线圈中磁通量的变化率越大,产生的感应电动势越大8. 感应电动势大小跟下列哪些因素无关()A.磁感应强度B.切割磁感线的导线长度C.导线切割磁感线的速度D.切割磁感线的导线的电阻9. 如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行.线框由静止释放,在下落过程中()A.穿过线框的磁通量保持不变B.线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安培力的合力为零D.线框的机械能保持不变10. 在如图所示足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈,线圈平面与磁场方向水平,O1O2和O3O4分别是线圈的水平和竖直对称轴.下列情况能在线圈中产生感应电流的是()A.线圈向左或向右平动B.线圈向上或向下平动C.线圈绕O1O2轴转动D.线圈绕O3O4轴转动11. 下列关于电磁感应的说法正确的是()A.只要闭合导体回路与磁场发生相对运动,闭合导体回路内就一定产生感应电流B.只要导体在磁场中发生相对运动,导体两端就一定会产生电势差C.穿过导体回路的磁通量变化量越大,感应电动势越大D.穿过导体回路的磁通量变化越快,感应电动势越大12. 一理想变压器的副线圈为200匝,输出电压为10V,则铁芯内的磁通量变化率的最大值为()A.0.07Wb/sB.5Wb/sC.7.05Wb/sD.14.1Wb/s13. 电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。
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A、D
(3)如图所示,一匀强磁场中固定着用粗细相同的同 种材料制成的两个同心放置的导体环a和b,a环半径是 b环半径的2倍。匀强磁场与圆环所在平面垂直,其磁 感应强度B随时间在均匀变化,规律为B=kt(k为定 值)。 求:①两环中感生电流的功率之比Pa:Pb=? ②要使两环中产生的感生电流大小 相同,圆环a应绕OO’转过多大角度?
(7)两条平行的足够长的光滑金属轨道与水平面夹角θ=300放 置,轨道间距d=0.5m,整个装置放在垂直轨道平面向下的匀强 磁场中,磁感应强度为B=0.4T,金属棒ab质量m1=0.1kg,电 阻r1=0.15Ω,金属棒cd质量m2=0.2kg,电阻r2=0.05Ω,其它 电阻不计。当ab在沿轨道向上的外力F作用下以V1=1.5m/s的速 度向上做匀速运动时, 求:1、棒cd向什么方向运动? 2、cd的最大速度是多少? 3、cd达到最大速度时,作用在ab上的力F多大?
1 3 4 由○○○得 V '
V0 V0 mg ( R r )h t V'
h m g( R r ) h V0 V0 V0 m g( R r ) ) V0 m g( R r )
(6)两根质量都为m=2kg的金属棒垂直放在光滑的水 平导轨上,左右两部分导轨间距离之比为1/2,导轨间 有大小相等但左右两部分方向相反的匀强磁场,两棒 电阻与棒长成正比。不计导轨电阻。今用250N的水平 力向右拉CD棒,在CD棒运动运动0.5m的过程中,CD棒 上产生的焦耳热Q=30J,此时两棒的速率之比 VA/VB=1/2。立即撤去拉力,设导轨足够长, 求:两棒最终匀速运动的速度VA’和VC’。
1 2 3 ○沿轨道向上运动 ○3.5m/s ○1.5N
8、如图所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行 固定放置,间距为L,端通过导线与阻值为R的电阻 相连;导轨上放一质量为m的金属杆,金属杆与导 轨的电阻可忽略,匀强磁场方向竖直向下(如甲 图)。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上, 杆最终将做匀速运动。当改变拉力F的大小时,相对 应的匀速运动的速度V也会变化,V和F的关系如乙 图,取g=10m/s2。 求:1金属杆在匀速运动之前做什么运动? 2若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,则磁场的磁感 应强度B=? 3由V—F图线的截距可求得什么物理量?其值为多 少?
(1)如图,将闭合线圈以不同的速度向右匀速拉出 有界匀强磁场,第一次与第二次的速度分别是V1和 V2,且V1=2V2。下述结论正确的是: (A)拉力做的功W1=2W2 (B)拉力的功率之比P1∶P2=2∶1 (C)通过线圈导线截面的电量q1=2q2 (D)线圈中的电流I1=2I2
(2)有电路如图所示,A、B是两个相同的灯泡,L 是自感系数较大的线圈,下面哪种说法是可能的 (A)K闭合后,A、B两灯同时亮,然后 A灯逐渐变 暗直至熄灭;B灯逐渐变亮,A灯熄灭后B灯亮度不 再增加。 (B)K闭合后,A、B两灯同时亮,以后一直保持稳 定的亮度不变。 (C)K打开后,A、B两灯同时熄灭。 (D)K打开后,A灯亮度突然增加后变暗直至熄灭; B灯立即熄灭。
同理
所以
(5)如图所示,平行的光滑金属导轨cd和ef相距为L, 并处于同一竖直平面内,ce间接有阻值为R的电阻,轻 质金属杆ab长为2L,紧贴导轨竖直放置,杆上离b端 L/2处固定有质量为m的球。整个装置处于磁感应强度 为B并与导轨平面垂直的匀强磁场中,当ab杆以b为轴 由静止开始紧贴导轨向右倒下至水平位置时,球的速 率为V。导轨及轻金属杆的电阻不计。 求:1、过程中通过R的电量? 2、R中的最大电流值? 3、R上产生的焦耳热?
解析:AB、CD 金属棒与导轨构成回路,两棒电流相同,则
Q AB `I 2 R AB t 1 ∵ 2 ,且 QCD=30J QCD I RCD t 2
∵据能量守恒 且
F S (Q AB
∴QAB=15J
1 1 2 QCD ) mV A mV C2 2 2
VA 1 VC 2
∴VA=4m/s 方向向左 ,VC=8m/s 方向向右
撤去外力后,最终两棒匀速运动时,回路总磁通量不变。由 于两边 B 的大小相等所以右边面积的增加量等于左边面积的减少 量。
' 即: VA LA VC' LC
' V A Lc 2 则 ' VC L A 1
1 …○
据动量定理,撤去外力后: 2 对 CD,BILC·Δ t = mVC-mVC’ …○ 3 对 AB,BILA·Δ t = mVA-mVA’…○ 得 VA’=2VC’ 1 2 3 把 VA、VC 和○代入○、○得 VC’=3.2m/s ,VA’=6.4m/s
解析:ab向右倒下,在杆没有脱离ef前,ab与导轨组 成闭合回路内的磁通量发生了变化,回路内有感应电 流。通过R的电量可用平均感应电流来计算。ab倒下 过程中,切割磁感线的有效长度和速度都在增大,回 路中的感应电流也在增大,等到a端脱离杆后回路不 再闭合,此后回路中就无感应电流了。所以当a端即 将离开ef时,ab中割磁感线产生的感应电动势即为R 中获得最大电流时回路中的感应电动势,据此据欧姆 定律计算出此刻的瞬时电流值即为通过R的最大电流。 在ab倒下过程中,球的重力势能转化为动能和回路中 的电能,而电能最终都通过电阻R的作用转化为焦耳 热。 1在ab开始倒下到a端即将离开ef过程中,回路中的平 均感应电动势为:
a端离开ef直到a端着地,电路中无感应电流,小球机械能守恒,有:
因小球到b端的距离为L/2,所以有
3据能量守恒定律知:球m的机械能的减少等于电阻R上产生的焦耳热。
(6)如图甲所示,一质量为m的物体用轻绳缠绕在 一直流发电机的轴上,提供发电机激励磁场的是一 永磁体,发电机的内阻为r,负载电阻为R。当物体 以速度V0匀速下降时,发电机的输出功率为多大? 如图乙所示,当此发电机改作电动机运行,整个回 路的电阻不变,仍为R+r,电源电动势为ε,内阻不 计。问该电动机将质量为m的物体匀速提高h,所经 历的时间是多少?(不计轴的摩擦)
通过R的电量为
2、a端即将离开ef时,杆中产生的感应电动势 最大,设此刻a端的速率为Va。显然杆ab上各 部分速率大小是不同的,由于ab上各部分绕b 点转动的角速度ω相同,且V=ωr,V和r成正 比关系,因此可用ab杆此刻各部分速率的平均 值,即杆中点的速度来求此刻的瞬时感应电动 势:
最大电流
Et 2 BLV中 1 Im …○ R R
1 解析:○据能量守恒 mgV I 2 ( R r ) 0
1 …○
且 P I 2R 出
mgV0 R 得P 出 Rr
2 …○
2 ○解:此装置当电动机使用时, 3 据能量守恒 I ' I '2 ( R r ) mgV' …○
由于转子前后两次均为匀速转动,且重物 m 不变,所以两次转子 产生的力矩相等。又因为两次装置的结构不变,且磁场中通电线 圈的磁力矩 M∝I, (M=nBIS) ,所以两次通过装置转子的电流相 4 同,即 I ' I …○
1 ○加速度减小的加速运动。 2 ○由图线可知全属杆受拉力、安培力和阻力作用,匀速时合 力为零。 E 感应电动势 E BLV ,感应电流 I ,安培力, F1 BIL , R
F F1 f
R( F f ) 得: V B 2 L2
R 1T 由图线知直线的斜率 k=2,得: B 2 kL
3 ○由直线的截距可求得金属杆受到的阻力 f,且 f=2N 若金属杆受到的阻力仅为摩擦力,由截距可求得动摩擦因数 μ =0.4