高中物理一对一磁场与电磁感应
高中物理:磁场 电磁感应知识点总结
高中物理:磁场电磁感应知识点总结
一、磁场:
1、磁场定义:磁场是一种能够使磁体产生旋转矩力,使磁性物体运动的空间性质。
2、磁场的表示:磁场的大小和方向可以用一个向量来表示,其中,磁场强度表示磁
场的大小;而磁场方向代表磁场的传输路线。
3、磁场的性质:磁场具有外力的作用,它能够对磁性物体施加力,使磁性物体运动;而非磁性物体则不受磁场的影响。
此外,磁场还可以产生电能,为机器提供动力。
二、电磁感应:
1、电磁感应定义:电磁感应指一种电场中存在的磁场和受磁场作用时产生的动作矩。
2、电磁感应的原理:电磁感应的原理是,当一个磁体在电场中存在时,会产生一个
磁场,当另一个电体接近时,会受到这个磁场的作用,产生一个磁力矩,从而引起电体的
变动。
3、电磁感应在实际应用中的作用:电磁感应是电气技术和电工技术中一种重要的基础,电磁感应在实际应用中主要应用于发电、电机、变压器和直流主动电动机等方面。
高中物理教案:磁场与电磁感应
高中物理教案:磁场与电磁感应磁场与电磁感应是高中物理中重要的内容之一。
本文将针对这一教学主题进行深入探讨,分为两个部分:磁场的产生和性质,以及电磁感应原理与应用。
一、磁场的产生和性质1. 磁场的基本概念磁场是指物体周围存在的具有磁性力的区域。
它由磁场线表示,它们从南极流向北极。
可以通过使用铁屑实验观察到磁场线的形态。
在高中物理课程中,学生需要了解并利用法拉第右手定则来判断导线周围的磁场方向。
2. 磁场的产生磁场可以由电流所产生。
当电流通过导线时,垂直于导线方向形成的圆环即为产生出来得到一个环形激励事实上就是由这个电流带有了辐射出去的这样一个特殊格局保证起来当前传送阻力相对低而最终结果呢我们也需要追求权~历史上第三分想象其如果兴奋示径直导线(垂直于地面)会生成一个水平环。
在构造实验装置时,在磁场的中心放置一个指南针,可以观察到指南针受到的偏转。
这一实验可以进一步帮助学生理解电流与磁场之间的关系。
3. 磁场的性质磁场有许多特点和性质需要了解。
首先,磁力线在磁场中是闭合的;其次,磁力线趋向于从强度较大的区域指向强度较小的区域;最后,两个相同极性的磁体会互相排斥,而不同极性则会吸引。
二、电磁感应原理与应用1. 电磁感应原理电磁感应是将动态变化的磁场转换为电感应数量的现象。
法拉第发现了电流与导线周围的变化磁场之间的关系,进一步提出了法拉第定律:当变化磁通量通过一个闭合回路时,产生在该回路上的感应电动势与该回路内部所包含的导线数和变化速率成正比。
2. 电动势和洛伦兹力根据法拉第定律,学生需要了解对于通过一个回路所产生的感应电动势越大,则其内部导线数和变化磁通量的速率都应越大。
此外,学生还需要了解洛伦兹力的概念,即当一个导体内流过电流时,它所受到的力与磁场以及电荷运动的方向有关。
3. 应用领域电磁感应原理在现实生活中有许多重要应用。
例如,交流发电机是利用变化磁场产生感应电动势,并将其转换为电能的设备。
电磁感应还被广泛应用于变压器、感应加热和感应炉等领域。
高中物理磁场知识点归纳大全!-掌门1对1
高中物理磁场知识点归纳大全!-掌门1对1今天掌门1对1在线一对一老师整理了磁场知识点,希望同学们在复习中有所帮助。
磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场发生的。
电流在周围空间产生磁场,小磁针在该磁场中受到力的作用。
磁极和电流之间的相互作用也是通过磁场发生的。
电流和电流之间的相互作用也是通过磁场产生的。
磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质,磁极或电流在自己的周围空间产生磁场,而磁场的基本性质就是对放入其中的磁极或电流有力的作用。
二、磁现象的电本质1.罗兰实验正电荷随绝缘橡胶圆盘高速旋转,发现小磁针发生偏转,说明运动的电荷产生了磁场,小磁针受到磁场力的作用而发生偏转。
2.安培分子电流假说法国学者安培提出,在原子、分子等物质微粒内部,存在一种环形电流-分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。
安培是最早揭示磁现象的电本质的。
一根未被磁化的铁棒,各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性;当铁棒被磁化后各分子电流的取向大致相同,两端对外显示较强的磁性,形成磁极;注意,当磁体受到高温或猛烈敲击会失去磁性。
3.磁现象的电本质运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对运动电荷(电流)有磁场力的作用,所有的磁现象都可以归结为运动电荷(电流)通过磁场而发生相互作用。
三、磁场的方向规定:在磁场中任意一点小磁针北极受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向就是那一点的磁场方向。
四、磁感线1.磁感线的概念:在磁场中画出一系列有方向的曲线,在这些曲线上,每一点切线方向都跟该点磁场方向一致。
2.磁感线的特点:(1)在磁体外部磁感线由N极到S极,在磁体内部磁感线由S极到N极。
(2)磁感线是闭合曲线。
(3)磁感线不相交。
(4)磁感线的疏密程度反映磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强。
3.几种典型磁场的磁感线:(1)条形磁铁。
(2)通电直导线。
①安培定则:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向;②其磁感线是内密外疏的同心圆。
高中物理一对一教学磁场
高中物理一对一教学,磁场知识点总结1.磁场(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场. (2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用.(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.(3)几种典型磁场的磁感线的分布:①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I 和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A·m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向. (3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比.(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向.4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近.(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.(3)在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北.5★.安培力(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度.若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.(2)安培力的方向由左手定则判定.(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零.6.★洛伦兹力(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B.当v∥B时,f=0.(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功.(3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.7. ★★★带电粒子在磁场中的运动规律在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计), (1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v 做匀速直线运动.(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v 做匀速圆周运动.①轨道半径公式:r=mv/qB ②周期公式: T=2πm/qB 8.带电粒子在复合场中运动(1)带电粒子在复合场中做直线运动①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解.②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解. (2)带电粒子在复合场中做曲线运动①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解.③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高” “至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解. 匀速圆周运动 复习 (一)基础知识1. 匀速圆周运动的基本概念和公式(1)线速度大小T r t s v π2==,方向沿圆周的切线方向,时刻变化; (2)角速度Tt πϕω2==,恒定不变量; (3)周期与频率fT 1=; (4)向心力22ωm r r m v F ==,总指向圆心,时刻变化,向心加速度22ωr rv a ==,方向与向心力相同; (5)线速度与角速度的关系为r v ω=,v 、ω、T 、f 的关系为rf r Trv πωπ22===。
磁场与电磁感应
磁场与电磁感应磁场和电磁感应是电学和磁学中的两个核心概念。
磁场是指周围空间中存在的磁力作用的区域,而电磁感应则是指通过改变磁场产生电流的现象。
本文将详细探讨磁场与电磁感应之间的关系,以及其在科学和技术领域的应用。
一、磁场的概念与特性磁场是由电流或磁体产生的一种特殊物理场。
它具有方向和大小的属性,可以通过磁力线来表示。
磁力线是垂直于磁场方向的线条,它们从磁北极指向磁南极。
磁力线的密度越大,表示磁场的强度越大。
磁场可以通过磁力的作用产生力和磁矩的作用产生力矩。
在磁场中,存在两种特殊的力:洛伦兹力和磁矩力。
洛伦兹力是指通过磁场对运动带电粒子施加的力,它垂直于带电粒子的运动方向和磁场方向。
磁矩力则是指磁场对磁矩的力矩作用,使其能够与外部磁场保持平衡或旋转。
二、电磁感应的原理与运算电磁感应是指通过改变磁场的强度或方向,产生电流的现象。
它的物理原理主要是基于法拉第电磁感应定律和楞次定律。
法拉第电磁感应定律指出,当导体中的磁通量发生变化时,将在导体中产生感应电动势。
楞次定律则说明了感应电动势的方向遵循这样一个规律:感应电动势的方向总是与磁场变化的方向相反,以保持能量守恒。
电磁感应定律可以用数学公式来表达。
设导体回路中的磁通量为Φ,单位时间内磁通量的变化率为ΔΦ/Δt,则感应电动势E的大小等于磁通量变化率的负值,即E = -ΔΦ/Δt。
感应电动势的方向由楞次定律决定,它使电流产生电流,并建立一个与磁场变化方向相反的磁场。
三、磁场与电磁感应的应用1. 发电机和电动机发电机和电动机是电磁感应的应用之一。
发电机通过旋转磁场或通过改变磁场的强度和方向,将机械能转化为电能。
而电动机则通过感应电动势的作用,将电能转化为机械能,实现机械设备的运转。
2. 电磁铁和电磁炉电磁铁是利用电磁感应的原理制造的一种设备。
通过通过导线通电,形成一个磁场,将铁磁物质吸引。
电磁铁在工业和生活中广泛应用于各种吸附、固定和搬运等方面。
电磁炉则利用电磁感应加热原理,将电能转化为热能,用于烹饪和加热等领域。
高三物理知识点:电磁感应和电磁感应现象
高三物理知识点:电磁感应和电磁感应现象一、电磁感应的基本概念电磁感应是指在导体周围的磁场发生变化时,导体中会产生电动势的现象。
这个现象是由英国科学家迈克尔·法拉第在1831年发现的,因此也被称为法拉第电磁感应定律。
1.1 感应电动势当闭合导体回路所围面积内的磁通量发生变化时,回路中就会产生电动势,这个电动势称为感应电动势。
数学表达式为:[ = - ]其中,( ) 表示感应电动势,( _B ) 表示磁通量,( t ) 表示时间。
负号表示楞次定律,即感应电动势的方向总是阻碍磁通量的变化。
1.2 楞次定律楞次定律是描述感应电动势方向的重要定律。
它指出,感应电动势的方向总是使得其产生的电流所产生的磁通量变化方向与原磁通量变化方向相反。
1.3 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述感应电动势大小的重要定律。
它指出,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,即:[ = N ]其中,( N ) 表示闭合导体回路的匝数。
二、电磁感应现象电磁感应现象是指在电磁感应过程中,导体中会产生电流的现象。
2.1 感应电流的产生当闭合导体回路所围面积内的磁通量发生变化时,回路中就会产生感应电流。
感应电流的产生遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。
2.2 感应电流的方向根据楞次定律,感应电流的方向总是使得其产生的磁通量变化方向与原磁通量变化方向相反。
2.3 感应电流的大小根据法拉第电磁感应定律,感应电流的大小与感应电动势的大小成正比,与闭合导体回路的电阻成反比。
即:[ I = ]其中,( I ) 表示感应电流,( R ) 表示闭合导体回路的电阻。
三、电磁感应的应用电磁感应现象在生产和生活中有广泛的应用。
3.1 发电机发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置。
它通过旋转磁场和线圈之间的相对运动,产生感应电动势,从而产生电流。
3.2 变压器变压器是利用电磁感应现象改变电压的装置。
它通过两个或多个线圈之间的互感现象,实现电压的升高或降低。
磁场与电磁感应
磁场与电磁感应磁场与电磁感应是物理学中非常重要的概念,它们在电磁学和电动力学等领域起着至关重要的作用。
本文将介绍磁场和电磁感应的基本概念、相互关系以及其在实际应用中的重要性。
一、磁场的基本概念磁场是指存在于空间中的一种物理场,它是由电流、磁铁或者电荷运动所产生的。
磁场的基本单位是特斯拉(T),用于表示磁场的强度。
磁场在空间中呈现出磁感线,沿着磁感线的方向,磁感强度逐渐减小。
磁极则是指具有磁性的物体中的两个极端。
磁极具有正负之分,北极和南极相互吸引,而同极则相互排斥。
二、电磁感应的基本概念电磁感应是指磁场的变化可以引发电场的变化,从而产生电流的现象。
电磁感应现象是由法拉第所发现的,其基本原理就是磁感线穿过一个导体环路时,会在导体中产生感应电流。
电磁感应的基本原理可以用法拉第电磁感应定律来描述,定律表明,当导体中的磁通量发生变化时,感应电动势就会产生。
电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。
三、磁场与电磁感应的相互关系磁场和电磁感应之间存在着密切的相互关系。
磁场可以引发电磁感应,而电磁感应也可以产生磁场。
当磁场发生变化时,就会在空间中产生电场和电磁感应。
同样地,当电流在导线中流动时,也会产生磁场。
四、磁场与电磁感应的应用磁场与电磁感应在现实生活中有着广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域。
1. 电动机:电动机是利用电流在磁场中的相互作用产生转矩的装置。
电动机在工业生产、交通运输和家用电器等方面起着至关重要的作用。
2. 发电机:发电机是利用电磁感应产生电流的设备。
通过旋转磁场和导线之间的相互作用,发电机可以将机械能转化为电能,供人们使用。
3. 变压器:变压器是利用电磁感应原理将电能传输到特定位置的装置。
变压器通过改变电流的大小来调整电压的值,以满足不同电器设备对电压的需求。
4. 电磁感应用于物理仪器:许多物理仪器使用电磁感应原理进行测量和实验。
例如,霍尔效应仪器利用电磁感应来测量磁场的强度,感应电流产生的磁场可用于医学成像。
磁场与电磁感应:磁场的作用和电磁感应的规律
磁场与电磁感应:磁场的作用和电磁感应的规律磁场是指物体周围存在的空间中的磁力场,它可以对其他物体产生各种影响,同时也是电磁感应的基础。
电磁感应是指在磁场的作用下,导体内部会产生感应电流或感应电动势的现象。
磁场的作用和电磁感应的规律在物理学中有着广泛的应用和重要性。
首先,磁场对物体的作用可以体现在磁力的相互作用上。
当一个物体处于磁场中时,会受到磁力的作用。
根据洛伦兹力定律,当有电荷运动时,会受到磁场的力的作用。
这一现象在电动机、电磁铁等设备中得到了广泛应用。
例如,在电动机中,通电线圈产生的磁场与外部磁场相互作用,从而使电动机的转子转动。
在电磁铁中,通电线圈的磁场使得铁芯上的铁磁性物质被吸附住,实现了将电能转化为吸引力的过程。
其次,磁场对其他磁性物体的作用也是十分重要的。
当磁场作用于铁、镍、钴等铁磁性物质时,可以将它们磁化。
这种磁化现象被广泛应用于制造电磁铁、存储数据等领域。
例如,在磁带、硬盘等数据存储设备中,通过磁场的方向和强弱来记录和读取信息。
第三,电磁感应是磁场与导体相互作用的结果。
根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁通量发生改变时,会在导体中产生感应电流。
这一现象被广泛应用于发电机、变压器等设备中。
例如,在发电机中,通过磁场与线圈的相互作用,可以产生感应电流,从而将机械能转化为电能。
在变压器中,交流电的传输也依赖于电磁感应的原理。
此外,磁场和电磁感应还在生活中的许多应用中起到了重要的作用。
例如,磁场在指南针上使其指向地磁北极,从而被用于导航和定位。
在磁共振成像技术中,通过引入强磁场和一定频率的电磁辐射,可以获得人体和物体内部的影像信息,用于医学诊断。
在电磁感应的规律方面,除了法拉第电磁感应定律外,还有楞次定律和自感定律。
楞次定律指出,感应电流产生的磁场的磁通量方向与原磁场的变化趋势相对抗。
自感定律指出,当导体内部的磁场发生变化时,会在导体内部产生感应电动势,从而产生自感电流。
这些定律为我们研究电磁感应现象提供了准确的定量关系。
物理教案:磁场和电磁感应的现象和计算
物理教案:磁场和电磁感应的现象和计算磁场和电磁感应的现象和计算一、磁场的现象和计算1. 磁体和磁铁的性质磁体是指能够产生磁场或被外加磁场所影响的物质。
常见的磁体有铁、钴、镍等。
在这些物质中,存在着微小的分子电流,这些微小的电流会产生磁场。
磁铁是一种特殊的磁体,具有明显的两个极点——北极和南极。
同性相斥,异性相吸。
我们可以利用铁屑实验来观察到这一现象。
2. 电流和导线的磁场当通过导线中有电流时,周围就会形成一个闭合环路状的磁场。
根据右手螺旋定则,握住导线并让大拇指指向电流方向,则其它四指所代表弯曲方向为闭合环路。
研究表明,距离导线越近,产生的磁场越强;距离导线远,则减弱程度较快。
此外还发现,改变电流大小可改变由导线产生的磁场大小。
3. 洛伦兹力和带电粒子在磁场中的运动当一个带电粒子在外加磁场中运动时,会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的大小和方向可以通过右手定则来确定。
右手定则如下:先握住导线或轨道方向,大拇指指向正电流(即正方向),四指所示弯曲方向为磁场方向。
这样可以判断带电粒子在磁场中所受力的大小和方向。
洛伦兹力对于粒子运动的影响是引起它们做椭圆、螺旋等曲线运动,因此被称为“绕弯性”。
4. 磁感应强度和磁通量磁感应强度(B)是衡量磁场强度的物理量。
单位为特斯拉(T)。
当一根长直导线上有单位长度电流产生时,以该导线上某一点处的磁感应强度定义为1特斯拉。
而磁通量(Φ)是描述穿过某一面积的磁感线条数目的物理量。
根据安培环路定理可知,在闭合导线组成的环路内,通过该环路的磁感应强度积分等于由该环路所围面积的磁通量。
5. 安培环流定理和电流计算安培环流定理是描述电流和磁场之间关系的重要物理定律。
简而言之,安培环路定理表明通过闭合导线组成的回路中,对于磁感应强度B有∮_C(B⋅dl)=μ_0I,其中μ₀是真空中的磁导率。
结合这一定理可以进行电流计算。
例如,当我们需要测量一个直导线上的电流时,可以根据安培环流定理选择一个与此导线平行、包围该导线一周的环路,在积分∮_C(B⋅dl) 中求解出电流大小。
高中物理中的电磁感应与电磁感应定律
高中物理中的电磁感应与电磁感应定律电磁感应是在高中物理中一个重要的概念。
它描述了当磁场与导体相互作用时会产生的电流现象。
电磁感应定律是描述电磁感应现象的定律,它是由英国物理学家法拉第提出的。
本文将详细介绍电磁感应的概念以及电磁感应定律的具体内容。
一、电磁感应的概念电磁感应是指导体在磁场中运动时,会产生感应电动势以及感应电流的现象。
简单来说,电磁感应是由磁场与导体之间的相互作用引起的。
这一现象广泛应用于发电机、变压器和感应炉等设备中。
二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的定律,它由法拉第在1831年提出。
法拉第电磁感应定律表明,当导体中的磁通量发生变化时,导体中会产生感应电动势。
具体而言,法拉第电磁感应定律可以分为两部分:1.第一法拉第定律:当导体中的磁通量发生变化时,导体内部会感应出一个电动势。
数学表达式为:ε=-dΦ/dt其中,ε代表感应电动势,Φ代表磁通量,t代表时间。
2.第二法拉第定律:当一个闭合回路中的磁通量发生变化时,回路中会产生感应电流。
数学表达式为:ε=-dΦ/dt其中,ε代表感应电动势,Φ代表磁通量,t代表时间。
三、电磁感应的应用电磁感应在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用示例:1.发电机:发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
当发电机的导体与磁场相互作用时,会产生感应电动势,进而产生电流。
2.变压器:变压器也是基于电磁感应原理工作的。
当通过一个线圈的电流发生变化时,会在另一个线圈中感应出电流,从而实现电能的传输。
3.感应炉:感应炉利用外部磁场在金属中产生感应电流,从而加热金属。
这一原理被广泛应用于工业领域中的金属加热和熔炼。
四、电磁感应实验为了验证电磁感应定律的正确性,可以进行一些简单的实验。
下面是一个常见的电磁感应实验:实验装置:一个螺线管、一个磁铁、一个电流计。
实验步骤:1.将螺线管的两端连接电流计。
2.将磁铁靠近螺线管一个端口。
磁场与电磁感应
磁场与电磁感应磁场与电磁感应是电磁学中的两个重要概念。
电磁感应是指在磁场中改变的电场引发的现象,而磁场则是由带电粒子运动形成的。
本文将探讨磁场与电磁感应之间的关系,以及相关的实际应用。
1. 磁场的基本概念和性质磁场是由运动带电粒子所产生的,具有方向和大小。
我们可以通过一个实验来感受磁场的存在。
将一根通电导线通过一个螺线管,然后将一个小磁针放置在螺线管附近。
当通电时,磁针会受到一定的力的作用,指针将产生偏转。
这表明存在一个磁场,它可以对磁性物质产生力的作用。
磁场有一些基本性质。
首先,磁场是矢量量。
它既有大小,又有方向。
其次,磁场的单位是特斯拉(T)。
磁场的强弱可以通过对带电粒子作用力的大小来描述。
最后,磁场是三维空间中的一个场。
通过磁感线可以表示磁场分布的密度,磁感线越密集,表示磁场越强。
2. 电磁感应现象的描述和原理电磁感应是指通过改变磁场而产生的电场的现象。
迈克尔·法拉第于1831年首次描述了电磁感应现象。
他发现,当磁场改变时,导体中就会产生感应电动势。
这是由于磁感线与导体相互作用,通过导体中的自由电子的运动形成感应电流。
根据电磁感应现象的原理,我们可以了解到,当导体与磁场相互运动时,感应电动势的大小与变化速度、磁场强度以及导体长度有关。
根据法拉第定律,感应电动势的方向与磁场变化的方向相对应。
此外,感应电动势还受到导体的形状和磁场方向的影响。
3. 电磁感应的应用电磁感应在生活中有许多实际应用。
其中最常见的应用之一是电磁感应发电机原理的应用。
发电机通过磁场与线圈之间的相互作用来将机械能转化为电能。
当磁场的变化导致线圈中的感应电流,这种感应电流可以被传输到外部电路中,从而实现电能的转换。
另一个重要的应用是变压器原理。
变压器是利用电磁感应的原理来实现电能的传输和转换的设备。
在变压器中,通过改变磁场的强度和方向,可以在不同的线圈之间实现电压和电流的变换。
此外,电磁感应还广泛应用于传感器技术、无线充电技术、电磁炉和电磁制动器等领域。
辅导机构一对一专用-高二讲义磁场(1)
一对一个性化辅导教案一对一个性化辅导教案学生学校培正中学年级高二次数第次科目物理教师日期时段10-12课题磁场(1)【知识回顾】1、等量同种电荷的中垂线上场强和电势的变化规律是怎样的?等量异种电荷呢?【错题重做】2.如图所示,平行板电容器与电动势为E′的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略.一带负电油滴被固定于电容器中的P点.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则(多选)A.平行板电容器的电容将变大B.静电计指针张角变小C.带电油滴的电势能将减少D.若先将上极板与电源正极的导线断开,再将下极板向下移动一小段距离,则带电油滴静止不动4.如图所示,三条平行等距的虚线表示电场中的三个等势面,电势值分别为10V、20V、30V,实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,对于轨迹上的a、b、c三点来说() A.粒子在三点的合力F a=F b=F c;B.粒子必先过a,再到b,然后到c;C.粒子在三点的动能大小为E kb>E ka>E kc;D.粒子在三点的电势能大小为E pc<E pa<E pb.新内容讲解提纲1、磁现象,磁场,磁感应强度2、通电导线在磁场中的受力3、带电粒子在磁场中的受力4、带电粒子在匀强磁场中的运动知识点1:磁现象,磁场,磁感应强度磁现象1.磁性、磁体物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。
具有磁性的物体叫磁体。
2.磁极磁体的各部分磁性强弱不同,磁性最强的区域叫磁极。
任何磁体都有两个磁极,一个叫南极(又称S极),另一个叫北极(又称N极)3.磁极间的相互作用同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向(2)大小:B=FIL(通电导线垂直于磁场放置)(类比:电场场强的定义式子:qFE )(3)方向:小磁针静止时N极的指向(类比,正电荷的受力方向与磁场方向相同)(4)单位:特斯拉(T)【例题】1、此说法是否正确?:根据磁感应强度的定义式B=FIL可知,磁感应强度B与F成正比,与IL成反比2、在磁场中某区域的磁感线如图所示,则A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,且B a>B bB.a、b两处的磁感应强度的大小相等C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力匀强磁场(类比:匀强电场)(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
高中物理教案:磁场与电磁感应
高中物理教案:磁场与电磁感应一、引言磁场与电磁感应是高中物理中重要的内容之一,也是学生理解和掌握的难点。
学生在学习这个知识点时,往往会遇到理论与实例的脱节、抽象概念的理解困难等问题。
因此,为了更好地帮助学生掌握磁场与电磁感应的概念和原理,本教案将重点介绍磁场的基本特性、电磁感应的原理以及常见的电磁感应现象,并结合实例进行深入讲解。
二、磁场的基本特性2.1 磁性物质的分类磁性物质根据其磁性强弱可以分为铁磁性物质、顽磁性物质和抗磁性物质。
其中,铁磁性物质具有明显的磁性,能被磁铁吸引;顽磁性物质具有强烈的磁性,但不被磁铁所吸引;抗磁性物质则是指在外磁场的作用下,磁性非但不增强反而减弱的物质。
2.2 磁场的定义与特性磁场是指存在于磁体周围具有磁性的物质中的一种特殊的资料,它是由磁场线所表示,并呈闭合曲线。
磁场具有一些重要的特性,包括无源性、涡旋性和各向性。
其中,无源性是指磁场不存在单极子,即不存在北极或南极孤立存在的情况;涡旋性是指磁场是呈环状存在的,它总是由一个磁极沿着一定的方向传递;各向性是指磁场线是平面曲线,且所有磁场都是从南极到北极的方向延伸。
三、电磁感应的原理3.1 楞次定律楞次定律是研究电磁感应现象的重要定律之一,它通过描述磁场变化引起的感应电流方向和大小来揭示电磁感应的本质。
楞次定律有两个基本表达式,即数学形式和定性规律。
数学表达式为:感应电动势的负号等于磁通量通过闭合线圈时的变化率乘以线圈的匝数;定性规律为:当一个闭合线圈中的磁通量发生变化时,会在线圈中产生感应电动势,使电流通过导线,而且这个电流的方向与磁通量变化的方向相反。
3.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应理论的基础,它规定了通过闭合线圈中的感应电动势与磁场变化率之间的关系。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量变化的快慢成正比,与线圈的匝数成正比。
即感应电动势E和磁通量变化率dΦ/dt之间存在以下关系:E=-N(dΦ/dt),其中E表示感应电动势,N表示线圈的匝数,dΦ/dt表示磁通量的变化率。
高中物理学习中的磁场与磁感应
高中物理学习中的磁场与磁感应一、介绍磁场与磁感应的概念和重要性磁场是由物体所产生的一种特殊的力场,而磁感应则是描述磁场强度的物理量。
在高中物理学习中,磁场与磁感应是非常重要的内容,它们对于理解电磁感应、电动机、发电机等电磁应用有着至关重要的作用。
通过学习磁场与磁感应,我们可以深入了解磁性物质的特性、磁场的形成以及磁感应对物体的影响。
二、磁场的产生和性质1. 磁场的产生:磁场是由具有磁性的物体所产生的。
通常,钢、镍、钴等金属被称为磁性物质,它们可以在外加磁场的作用下获得一定的剩余磁性。
当物体内的微小磁和磁距有序排列时,磁场就会形成。
2. 磁场的性质:磁场具有磁力线、磁力线密度和磁通量的性质。
磁力线呈现闭合曲线,始于北极,终于南极。
磁力线的密度表示了磁场的强度,密度越大,磁场越强。
而磁通量则是描述磁场穿过某一区域的磁通量大小,用于衡量磁场的强弱。
三、磁感应的现象和磁感应强度1. 磁感应的现象:当闭合电路中通过变化的磁场时,会在电路中产生感应电动势,这种现象被称为电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律,磁感应的大小与变化的磁场强度、电路的面积以及磁场变化的时间有关。
2. 磁感应强度:磁感应强度表示单位面积横截面内通过的磁通量,用B表示。
在计算磁感应强度时,需要考虑磁场方向、磁场大小以及面积的关系。
根据磁感应的定义,可以得出磁感应与磁场强度和介质中的磁导率相关。
四、磁场与电流的相互作用1. 洛伦兹力:当电流通过导线时,会产生磁场。
而磁场与电流之间会产生一种与电流方向和磁场方向垂直的力,称为洛伦兹力。
洛伦兹力的大小与电流强度、磁场强度以及导线长度有关。
2. 磁感应强度与电流的关系:根据安培环路定理,磁感应强度与电流的关系可以通过闭合电流线圈的磁通量来描述。
当通过线圈的电流发生变化时,磁感应强度也会发生变化。
3. 恩斯特方程:恩斯特方程描述了磁感应与电流之间的相互作用。
根据该方程,当电流通过一根导线时,会在导线周围产生磁场,而磁场则会对导线施加洛伦兹力。
高中物理学习中的磁学与电磁感应
高中物理学习中的磁学与电磁感应磁学和电磁感应是高中物理学习中的两个重要部分,它们涉及到磁场、电磁感应等方面的知识。
本文将介绍磁学和电磁感应的基本概念以及应用,同时讨论它们在高中物理学习中的重要性。
1. 磁学基础知识磁学是研究磁场及其相互作用的学科。
首先我们来看一下磁场的概念。
磁场是指在空间中存在的物质所产生的一种特殊力场,它具有磁感线和磁场强度的概念。
磁感线是用来表示磁场方向的线条,其方向从磁南极指向磁北极。
磁感线的密度越大,表示磁场强度越大。
磁场强度是一个比较重要的物理量,记作B,在SI制中的单位是特斯拉(T)。
在磁学中,还有一个重要的概念是磁感应强度。
它是指单位面积上的磁感线密度,记作B。
磁感应强度与磁场强度之间有如下关系:B=μ0B,其中μ0是磁导率。
2. 电磁感应的基本原理电磁感应是磁场与导体相互作用所产生的现象。
它是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪中期发现的。
电磁感应的基本原理可以总结为法拉第电磁感应定律和楞次定律。
法拉第电磁感应定律描述了一个导体中产生感应电动势的情况。
根据定律,当导体相对于磁场发生运动时,导体中就会产生感应电动势。
感应电动势的大小与导体运动速度、磁场强度以及导体和磁场之间的夹角有关。
楞次定律描述了感应电动势产生的方向。
根据定律,感应电动势的方向总是使得感应电流产生的磁场方向与变化的磁场方向相反。
这个定律是为了满足能量守恒和动量守恒的原理。
3. 磁学和电磁感应的应用磁学和电磁感应在实际生活和技术应用中有着广泛的应用。
首先,磁学在电动机和发电机中起着重要作用。
电动机的原理就是利用电流与磁场相互作用产生力矩,使得电动机能够将电能转化为机械能。
而发电机的原理则是通过机械能使导体与磁场相互作用产生感应电动势,将机械能转化为电能。
其次,磁学在磁存储技术中也有着重要应用。
磁存储技术是指利用磁场来存储和读取数据的技术。
常见的应用包括硬盘、软盘和磁带等。
电磁感应也广泛应用于变压器和感应炉等技术中。
探索高中物理学中的磁感应和电磁感应定律
探索高中物理学中的磁感应和电磁感应定律高中物理学中的磁感应和电磁感应定律磁场是物质运动中基本的物理现象,对于电器工程、物理学和电子学等领域都有着非常重要的应用。
在高中物理学中,学生可以学习一些基本的磁感应和电磁感应定律,这些定律可以帮助学生更好地理解磁场和电磁场的特性。
本文将探索高中物理学中的磁感应和电磁感应定律。
什么是磁感应?先来介绍一下什么是磁感应。
磁场是一种可以在空间中相互作用的物理场。
当我们学习磁性物质时,我们可以发现这些物质会受到磁场的作用。
这种作用称为磁感应。
磁感应可以产生一些有趣的现象,比如磁铁可以吸附在铁上,或者在铁片上产生磁性。
磁感应定律提供了解决这些问题的一般方法。
磁感应定律磁感应定律是描述磁场感应的物理定律,其基本形式是法拉第电磁感应定律。
这个定律是描述电磁感应的原始定律,建立在磁感应基础之上。
法拉第电磁感应定律可以被表述为:当磁通量变化时,电动势就会产生在闭合电路中。
这些定律有助于理解一些基本的磁学现象。
例如,我们可以运用磁通量变化(磁通量是一个向量,它依次在空间的每个点上定义了一个矢量场)来解释磁铁的工作原理。
麦克斯韦-安培法则另一个基本的定律是麦克斯韦-安培法则。
这个定律是描述电场和磁场之间相互作用的定律。
在这个定律中,电流和磁场被联系在一起。
根据这个定律,磁场的改变可以产生电场,反之亦然。
电磁感应电磁感应是通过磁场和电场之间的相互作用产生的。
当磁场通过一个导体时,它可以产生电流。
这种现象称为电磁感应。
法拉第电磁感应定律可以被运用来解释电磁感应。
当磁场变化时,电动势就会产生在闭合电路中。
当一个充满磁场的线圈和另一个线圈靠近时,磁通量会被改变,并且电动势就会在另一个线圈中产生。
总结磁感应和电磁感应定律是理解磁场和电磁场的基础。
当学生了解了这些基本原理,他们就能更好地理解电器工程和电子学等领域的应用。
通过学习这些定律,学生可以了解导体如何产生电场和磁场,并且理解这些现象的基本工作原理。
物理学习中的磁场与电磁感应
物理学习中的磁场与电磁感应物理学中,磁场与电磁感应是两个重要的概念。
磁场是由带电粒子运动产生的磁力所形成的区域,而电磁感应是通过磁场与导体之间的相互作用所产生的电流。
在物理学学习中,掌握磁场与电磁感应的原理和应用是十分必要的。
本文将从磁场和电磁感应两个方面进行探讨。
一、磁场磁场是由带电粒子的运动产生的一种物理现象,它具有方向和强度。
磁场的方向通常用磁感线表示,磁感线形状上方箭头所指的方向表示磁场的方向。
磁场的强度则可以用磁场强度表示,单位是特斯拉(T)。
根据安培定律,电流元产生的磁场可以表示为:B = μ0/4π * (I * dl × r) / r^3。
磁场的应用非常广泛。
在电磁铁中,通电线圈产生的磁场可以使得铁磁物质具备磁吸附的特性,广泛应用于工业、交通等领域。
在MRI (磁共振成像)中,磁场则可以通过对體内肌肉、骨骼等组织的磁共振信号转化成图像。
此外,磁场还广泛应用于电动机、发电机等电力设备中。
二、电磁感应电磁感应是指导体在磁场中产生感应电流的现象。
当导体相对于磁场运动或磁场发生变化时,导体中会产生感应电流。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
即:ε = -dΦ / dt。
电磁感应的应用也非常广泛。
在发电机中,通过电磁感应的原理,机械能可以转化为电能。
这可以解释为,转子绕线圈旋转时,磁场发生变化,从而在线圈中感应出电流,实现能量转换。
同样地,电动机也是通过电磁感应的原理实现的。
此外,变压器也是电磁感应的一个重要应用。
变压器通过磁化铁芯和线圈的相互作用,实现输入电压的升降。
这也是基于电磁感应的原理。
总结:磁场和电磁感应是物理学学习中的重要内容。
磁场是由带电粒子运动所产生的磁力形成的区域,而电磁感应则是通过磁场与导体的相互作用产生的电流现象。
掌握磁场的方向和强度、了解电磁感应的原理和应用对于理解和应用物理学知识具有重要意义。
通过学习磁场和电磁感应,可以深入了解磁性的本质、掌握电磁感应的原理和应用,进一步拓宽物理学知识的广度和深度。
物理高中教案:磁场与电磁感应
物理高中教案:磁场与电磁感应磁场与电磁感应引言:磁场与电磁感应是物理学中重要的概念,它们深刻影响着人们的生活和技术应用。
本教案将详细介绍磁场与电磁感应的基本原理、公式推导以及实际应用。
一、磁场的产生与性质1.1 磁场的产生磁场是在带有电流的导线周围形成的。
当电流通过导线时,会形成一个环绕导线的磁场。
根据右手定则,我们可以确定磁场方向。
实验发现,当导线弯曲成螺线形时,所产生的磁场更加均匀。
这样建立起来的装置被称为螺线管。
1.2 磁力对载流子的作用载流子在磁场中会受到力的作用,这个力被称为洛伦兹力。
洛伦兹力垂直于载流子运动方向和磁感线方向,并遵循左手定则。
洛伦兹力也是维持电子在轨道上运动的重要因素之一。
1.3 匀强磁场与非均匀弱磁场如果一个磁场的大小和方向在空间中的各点都相同,那么这个磁场就被称为均强磁场。
否则,这个磁场就是非均匀弱磁场。
二、电磁感应2.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了导体中的电流与通过它的变化磁通量之间的关系。
该定律可以用公式表示为:ε = -ΔΦ/Δt,其中ε代表感应电动势,ΔΦ代表单位时间内穿过闭合回路的磁通量的变化。
2.2 两种感应现象根据法拉第电磁感应定律,我们可以得出两种感应现象:- 当导体与一个恒定的外部磁场相对运动时,会产生感应电动势。
这一现象被称为运动感应。
- 当外部恒定磁场的强度发生改变时,会在导体中产生感应电流。
这一现象被称为变化感应。
2.3 指向右手规则利用指向右手规则可以确定产生感应电流或者形成力的方向。
根据右手规则,在给定条件下(如运动速度、磁场方向等),由拇指指向四指的方向表示了感应电流或力的方向。
三、电磁感应的应用3.1 电磁感应与发电机发电机将机械能转化为电能。
它利用了磁场中的感应现象。
当导体通过磁场运动时,会在导体两端产生感应电势差,从而产生电流。
这个原理被广泛应用于发电厂以及各种手持充电设备上。
3.2 电磁感应与感应加热感应加热是一种利用高频交变磁场来加热物体的技术,常见于家庭和工业领域。
磁场与电磁感应揭秘高中一年级学生的电磁奥秘世界
磁场与电磁感应揭秘高中一年级学生的电磁奥秘世界高中一年级的学生们,你是否好奇过身边那些神奇的电磁现象是如何产生的呢?例如,为什么磁铁能吸引铁片?为什么手机可以无线充电?为什么发电机可以产生电流?这一切的背后隐藏着电磁学中的重要概念——磁场和电磁感应。
本文将为你揭秘高中一年级学生电磁奥秘世界,让你对这些现象有更深入的理解。
一、磁场的概念及特性磁场指的是磁铁或其它磁性物体周围的特殊区域,它会对具有磁性的物体产生力作用。
磁场由磁铁的两极产生,通常称为南极和北极。
当两个磁铁的南极相遇时,它们会互相排斥,而当南极和北极相遇时,它们会互相吸引。
磁场还有另外一个重要特性,即磁场的强弱。
我们可以通过指南针来检测磁场的强弱。
当指南针靠近磁铁时,指南针的指针会受到磁铁磁场的作用,指向磁铁的南北极方向。
指南针的指针偏离的角度越大,说明磁场越强。
二、电磁感应的原理及应用电磁感应是指当磁场中的磁通量发生变化时,会在导线中产生感应电流。
简单来说,当导体穿过磁场或磁场发生变化时,就会产生电流。
电磁感应的原理有许多重要应用。
例如,发电机就是利用电磁感应原理工作的。
发电机由旋转的导体线圈和磁场构成,当导体线圈穿过磁场时,线圈中的电子会受到磁场力的作用,进而产生电流。
这个电流可以被引入电路中,用于给灯泡、电脑等设备供电。
除了发电机,电磁感应还应用于无线充电技术。
无线充电原理基于电磁感应,通过在发射器和接收器之间建立磁场,发射器中的电流会产生磁场,而接收器中的线圈会感受到这个磁场并产生电流,从而实现无线充电。
三、高中一年级学生的电磁实验电磁实验是帮助学生更好地理解磁场和电磁感应原理的重要环节。
以下是一些适合高中一年级学生的简单电磁实验:1. 制作简易电磁铁材料:一块铜线、一个电池、一块螺钉、一块小磁铁步骤:(1)将铜线绕在螺钉上,形成线圈。
(2)将线圈的两端分别连接到电池的正负极上。
(3)接通电源,然后用线圈靠近磁铁,观察磁铁的变化。
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1.如图所示,a 、b 灯分别标有“36V 40W ”和“36V 25W ”,闭合电键调节R ,能使a 、b 都正常发光。
断开电键后重做实验:电键闭合后看到的现象是什么?稳定后那只灯较亮?再断开电键,又将看到什么现象? 解:闭合瞬间,由于电感线圈对电流增大的阻碍作用,a 将慢慢亮起来,b 立即变亮。
这时L 的作用相当于一个大电阻;稳定后两灯都正常发光,a 的功率大,较亮。
这时L 的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻);断开瞬间,由于电感线圈对电流减小的阻碍作用,通过a 的电流将逐渐减小,a 渐渐变暗到熄灭,而abRL 组成同一个闭合回路,所以b 灯也将逐渐变暗到熄灭,而且开始还会闪亮一下(因为原来有I a >I b ),并且通过b 的电流方向与原来的电流方向相反。
这时L 相当于一个电源。
2.如图所示的电路中,A 1和A 2是完全相同的灯泡,线圈L 的电阻可以忽略不计,下列说法中正确的是( )A .合上开关S 接通电路时,A 2先亮A 1后亮,最后一样亮B .合上开关S 接通电路时,A 1和A 2始终一样亮C .断开开关S 切断电路时,A 2立即熄灭,A 1过一会熄灭D .断开开关S 切断电路时,A 1和A 2都要过一会才熄灭解析:S 闭合接通电路时,A 2支路中的电流立即达到最大,A 2先亮;由于线圈的自感作用,A 1支路电流增加的慢,A 1后亮。
A 1中的电流稳定后,线圈的阻碍作用消失,A 1与A 2并联,亮度一样,故A 正确,B 不正确。
S 断开时,L 和A 1、A 2组成串联的闭合回路,A 1和A 2亮度一样,由于L 中产生自感电动势阻碍L 中原电流的消失,使A 1和A 2过一会才熄灭,故D 选项正确。
所以答案为A 、D3.如图所示的电路中,电源电动势E =6V ,内电阻不计,L 1、L 2两灯均标有“6V ,0.3A ”,电阻R 与电感线圈的直流电阻R L 阻值相等,均为20Ω.试分析:S 闭合和断开的瞬间,求L 1、L 2两灯的亮度变化。
、答:当电键闭合的瞬间,电感支路相当于断路。
计算可知:I 1=0.1A ,I 2=0.2A.即电键闭合的瞬间,两灯同时亮,L 2灯较L 1灯更亮。
稳定后,两灯亮度相同。
电键断开时,显然L 1立即熄灭,L 2逐渐熄灭。
4. 如图所示,xoy 坐标系y 轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外、向里的匀强磁场,磁感应强度均为B ,一个围成四分之一圆形的导体环oab ,其圆心在原点o ,半径为R ,开始时在第一象限。
从t =0起绕o 点以角速度ω逆时针匀速转动。
试画出环内感应电动势E 随时间t 而变的函数图象(以顺时针电动势为正)。
解:开始的四分之一周期内,oa 、ob 中的感应电动势方向相同,大小应相加;第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通量不变,因此感应电动势为零;第三个四分之一周期内感应电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反;第四个四分之一周期内感应电动势又为零。
感应电动势的最大值为E m =BR 2ω,周期为T =2π/ω,图象如右。
5. 如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。
若第一次用0.3s 时间拉出,外力所做的功为W 1,通过导线截面的电量为q ;第二次用09.s 时间拉出,外力所做的功为W 2,通过导线截面的电量为q 2,则( )A. W W q q 1212<<,B. W W q q 1212<=,C. W W q q 1212>=,D. W W q q 1212>>, 解析:设线框长为L 1,宽为L 2,第一次拉出速度为V 1,第二次拉出速度为V 2,则V 1=3V 2。
匀速拉出磁场时,外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有R V L L B L L BI L F W /11222121111==⋅=,同理 R V L L B W /212222=,故W 1>W 2;又由于线框两次拉出过程中,磁通量的变化量相等,即∆Φ∆Φ12=,由q R =∆Φ/,得:q q 12=故正确答案为选项C 。
6.如图所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置,把一个很小的测量线圈A 放在待测处,线圈与测量电量的冲击电流计G 串联,当用双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G 测出电量Q ,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B 。
已知测量线圈共有N 匝,直径为d ,它和表G 串联电路的总电阻为R ,则被测处的磁感强度B 为多大?解析:当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律可得:td B N t N E ∆=∆∆=2)2/(2πφ 由欧姆定律得:RE t Q I =∆= 由上述二式可得:2.2Nd QR B π= 7.一个电阻为R 的长方形线圈abcd 沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一个水平桌面上,ab =L 1,bc =L 2,如图所示。
现突然将线圈翻转1800,使ab 与dc 互换位置,用冲击电流计测得导线中流过的电量为Q 1。
然后维持ad 边不动,将线圈绕ad 边转动,使之突然竖直,这次测得导线中流过的电量为Q 2,试求该处地磁场的磁感强度的大小。
解析:根据地磁场的特征可知,在北半球的地磁场方向是向北向下的。
只要求出这个磁感强度的竖直分量B 1和水平分量B 2,就可以求出该处磁感强度B 的大小。
当线圈翻个身时,穿过线圈的磁通量的变化量为S B 112=∆φ,因为感应电动势tQ R RI t E ∆∆==∆∆=φ1, 所以 2B 1L 1L 2=RQ 1当线圈绕ad 边竖直站起来时,穿过线圈的磁通量的变化量为2112122L L B L L B -=∆φ,所以 221122)(RQ L L B B =-=∆φ 由此可得:222121212222Q Q Q Q L L R B ++= 8.如图所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L 的区域内,有一个边长为a (a <L )的正方形闭合线圈以初速v 0垂直磁场边界滑过磁场后速度变为v (v <v 0)那么A .完全进入磁场中时线圈的速度大于(v 0+v )/2;B .安全进入磁场中时线圈的速度等于(v 0+v )/2;C .完全进入磁场中时线圈的速度小于(v 0+v )/2;D .以上情况A 、B 均有可能,而C 是不可能的解析:设线圈完全进入磁场中时的速度为v x 。
线圈在穿过磁场的过程中所受合外力为安培力。
对于线圈进入磁场的过程,据动量定理可得: =∆Φ-=∆-R Ba t F 02mv mv RBa Ba x -=- 对于线圈穿出磁场的过程,据动量定理可得: =∆Φ-=∆-R Ba t F x mv mv RBa Ba -=-2 由上述二式可得20v v v x +=,即B 选项正确。
9.光滑U 型金属框架宽为L ,足够长,其上放一质量为m 的金属棒ab ,左端连接有一电容为C 的电容器,整个装置(导线电阻忽略不计)处于垂直纸面向里匀强磁强B 中,现给棒一个初速v 0,使棒始终垂直框架并沿框架运动,如图所示。
求导体棒的最终速度。
解析:当金属棒ab 做切割磁力线运动时,要产生感应电动势,这样,电容器C 将被充电,ab 棒中有充电电流存在,ab 棒受到安培力的作用而减速,当ab 棒以稳定速度v 匀速运动时,有:BLv =U C =q/Caa而对导体棒ab 利用动量定理可得:-BLq =mv -mv 0由上述二式可求得: CL B m m v v 220+= 10.如图所示,两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感应强度B =0.50T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。
导轨间的距离l=0.20m 。
两根质量均为m=0.10kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R =0.50Ω。
在t =0时刻,两杆都处于静止状态。
现有一与导轨平行、大小为0.20N 的恒力F 作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。
经过t =5.0s ,金属杆甲的加速度为a =1.37m/s 2,问此时两金属杆的速度各为多少?甲、乙两杆的最大速度差?解析:设任一时刻t 两金属杆甲、乙之间的距离为x ,速度分别为v 1和v 2,经过很短的时间△t ,杆甲移动距离v 1△t ,杆乙移动距离v 2△t ,回路面积改变 t l v v lx t t v t v x S ∆-=-+∆+∆-=∆)(])[(2112 由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势t S BE ∆∆= 回路中的电流 RE i 2= 杆甲的运动方程ma BliF =-由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等,方向相反,所以两杆的动量0(=t 时为0)等于外力F 的冲量21mv mv Ft += 联立以上各式解得)](2[21211ma F F B R m F v -+= )](2[212212ma F IB R m F v --= 代入数据得s m v sm v /85.1/15.821== 点评:题中感应电动势的计算也可以直接利用导体切割磁感线时产生的感应电动势公式和右手定则求解:设甲、乙速度分别为v 1和v 2,两杆切割磁感线产生的感应电动势分别为E 1=Blv 1 ,E 2=Blv 2由右手定则知两电动势方向相反,故总电动势为E =E 2―E 1=Bl (v 2-v 1)。
分析甲、乙两杆的运动,还可以求出甲、乙两杆的最大速度差m v ∆:开始时,金属杆甲在恒力F 作用下做加速运动,回路中产生感应电流,金属杆乙在安培力作用下也将做加速运动,但此时甲的加速度肯定大于乙的加速度,因此甲、乙的速度差将增大。
根据法拉第电磁感应定律,感应电流将增大,同时甲、乙两杆所受安培力增大,导致乙的加速度增大,甲的加速度减小。
但只要a 甲>a 乙,甲、乙的速度差就会继续增大,所以当甲、乙两杆的加速度相等时,速度差最大。
此后,甲、乙两杆做加速度相等的匀加速直线运动。
设金属杆甲、乙的共同加速度为a ,回路中感应电流最大值I m .对系统和乙杆分别应用牛顿第二定律有:F =2ma ;BLI m =ma .由闭合电路敬欧姆定律有E =2I m R ,而m v BL E ∆= 由以上各式可解得./1022s m LB FR v m ==∆ 11.图中a 1b 1c 1d 1和a 2b 2c 2d 2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨所在平面(纸面)向里。
导轨的a 1b 1段与a 2b 2段是竖直的,距离为l 1;c 1d 1段与c 2d 2段也是竖直的,距离为l 2。