电磁感应习题课一、电磁感应⒈感应定理法拉第电磁感应定律楞次定律 b...b
电磁感应习题课
作业79.一半径r=10cm的圆形闭合导线回路置于均匀磁 场B ( B=0.80T)中,B与回路平面正交。若圆形回路的半径 从t=0开始以恒定的速率(dr/dt=-80cm/s)收缩,则在t=0时 刻闭合回路的感应电动势的大小是多少?如要求感应电动 势保持这一数值,则闭合回路面积应以怎样的恒定速率收 缩?
作业84.无限长直导线载有电流I,其旁放置一段长度为l与 载流导线在同一平面内且成的导线。计算当该导线在平面上 以垂直于载流导线的速度v平移到该导线的中点距载流导线 为a时,其上的动生电动势,并说明其方向。
a I
60°
l
孙秋华
Harbin Engineering University
Ⅱ 感生电动势的计算 利用法拉第电磁感应定律
1. 求长度为L的金属杆在均匀磁场B中绕平行于磁场方向的定 轴转动时的动生电动势。已知杆相对于均匀磁场B的方位 角为,杆的角速度为 ,转向如图所示。
B
孙秋华
L
Harbin Engineering University
解: ab
( v B ) dl
b 0
vBdl sin
另外一边产生的动生电动势与2大小相等绕向相同
孙秋华
Harbin Engineering University
2 3 ac 1 2 2 [ ln ] 2π a 3 a
其方向为顺时针
0 Iv l
C I D a A
孙秋华
Harbin Engineering University
6.理解涡旋电场和位移电流的概念。理解变化磁场引起电 场和变化电场引起磁场的两个基本规律,是电磁感应定 律和安培环路定律相应的推广。掌握麦克斯韦方程组的 积分形式。掌握电磁波的性质及波印廷矢量
电磁感应练习题
安徽省蒙城县高二下学期语文期中考试试卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共1题;共6分)1. (6分)(2020·模拟) 阅读下面的文字,完成下面小题。
当远古的人类学会刻下文字与图案时,阅读便开始了。
知识不再局限于口耳相传,而是被记录在岩壁、简帛与纸页上,智山慧海传薪火,无数的读书人“发愤忘食,乐以忘忧”,文明的谱系得以________和更新。
()。
在印刷术诞生后,使书籍得以大批量制作,电子技术则让书的载体不再囿于纸张,扩张到了千万张电子屏幕上。
小小一方电子屏,让阅读世界更加辽阔,阅读形式更加多元。
我们期待,电子书再进一步,让阅读体验可以更随心、更便利。
________的读物难躲,有人感叹,________地点开一本书,读后却大失所望;合心意的好书难搜,特意想了解新事物,却难找到相关的、从各个维度讨论的读物;读完之后易忘,过了几年只觉得回忆模糊,再看到也只觉“似曾相识”。
电子书平台应该是一个好的________,选择经过市场检验的版本、建立更加严格的书籍筛选机制、依据用户反馈及时调整书库,来提供更多高含金量的读物,要让读者随意一读,也觉有益。
“吾生也有涯,而知也无涯”,在知识的大海里,期待数字阅读成为一艘更稳更大更舒适的船,让我们时时开卷、乐此不疲。
(1)依次填入文中横线上的词语,全都恰当的一项是()A . 流传浑水摸鱼兴趣盎然过滤者B . 流传滥竽充数兴致勃勃筛选者C . 留传滥竽充数兴趣盎然筛选者D . 留传浑水摸鱼兴致勃勃过滤者(2)下列填入文中括号内的语句,衔接最恰当的一项是()A . 知识的积累与发展推动了科技的革新,而科技的向前又为知识的传递提供了更为便捷的方式B . 科技的向前为知识的传递提供了更为便捷的方式,而知识的积累与发展又推动了科技的革新C . 数字化阅读帮我们建立一个更丰富的专属知识资产库D . 数字化阅读和实体阅读都在创新(3)文中画横线的句子有语病,下列修改最恰当的一项是()A . 在印刷术诞生后,书籍得以大批量制作,电子技术则让书的载体不再囿于纸张,扩张到了千万张电子屏幕上。
电磁感应小结与习题
C x dx B
则dx两端的电势差由d动生i 电动v 势B公式dx可求v得Bd:x
O
Bxdx
所以C、B两端的电势差为
VB VC
L 3
Bxdx 1 B x2
L 3
1
BL2
0
2
0 18
B点的电势高于C点电势
同理C、A两端的电势差为
VA VC
2L 3
Bxdx
4
BL2
0
18
A点的电势高于C点电势
k<1,因此L1 ≠ 0。当为全耦合时,(即图(2))k = 1,有
L2I = ab = 2LI-2MI = I(2L-2M)=0
即L2=0
9.在圆柱形空间内有一磁感应强度为 B 的均匀磁场,如图 所示, B 的大小以速率dB/dt变化,在磁场中有A、B两点, 其间可放直导线 和A弯B曲的导线 ,AB则
[D ]
1.一自感线圈中,电流强度在0.002s内均匀地由 10A增加到12A,此过程中线圈内自感电动势为 400V,则线圈的自感系数为L= 0.400H.
L dI
dt
L I 400 L 12 10
t
0.002
2.半径为L的均匀导体圆盘绕 通过中心O的垂直轴转动,
角速度为ω,盘面与均匀磁场 B垂直,如图.
由于在两导线间距离增大时,电流I不变。12和21都 将增大,最后L增大,所以总磁能增大。
8.在一中空圆柱面上绕有两个完全相同的线圈aa´和bb´ 如图(1)绕制及联结时, ab间自感系数为L1;如图(2) 彼此重叠绕制及联结时,ab间自感系数为L2。则[ ]
(A)L1 =L2=0 (B)L1 =L2≠0 (C)L1=0 L2≠0 (D)L1≠0 L2=0
电磁感应解题技巧及练习
电磁感应专题复习(重要)基础回顾(一)法拉弟电磁感应定律1、内容: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E=nΔΦ/Δt(普适公式)当导体切割磁感线运动时,其感应电动势计算公式为E=BLVsinα2、E=nΔΦ/Δt与E=BLVsinα的选用①E=nΔΦ/Δt计算的是Δt时间内的平均电动势,一般有两种特殊求法ΔΦ/Δt=BΔS/Δt即B不变ΔΦ/Δt=SΔB/Δt即S不变② E=BLVsinα可计算平均动势,也可计算瞬时电动势。
③直导线在磁场中转动时,导体上各点速度不一样,可用V平=ω(R1+R2)/2代入也可用E=nΔΦ/Δt 间接求得出 E=BL2ω/2(L为导体长度,ω为角速度。
)(二)电磁感应的综合问题一般思路:先电后力即:先作“源”的分析--------找出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E和r。
再进行“路”的分析-------分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相应部分的电流大小,以便安培力的求解。
然后进行“力”的分析--------要分析力学研究对象(如金属杆、导体线圈等)的受力情况尤其注意其所受的安培力。
按着进行“运动”状态的分析---------根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型。
最后是“能量”的分析-------寻找电磁感应过程和力学研究对象的运动过程中能量转化和守恒的关系。
【常见题型分析】题型一楞次定律、右手定则的简单应用例题(2006、广东)如图所示,用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为L0 、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于o点,悬点正下方存在一个弧长为2 L0、下弧长为2 d0、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0 远小于L先将线框拉开到图示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦,下列说法中正确的是A、金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→B、金属线框离开磁场时感应电流的方向a→d→c→b→C、金属线框d c边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D、金属线框最终将在磁场内做简谐运动。
法拉第电磁感应定律(专题训练)
法拉第电磁感应定律一:感应电流(电动势)产生的条件(1)感应电流产生条件:(2)感应电动势产生条件:1.关于电磁感应,下列说法正确的是()A. 线圈中磁通量变化越大,产生的感应电动势越大B. 在电磁感应现象中,有感应电动势,就一定有感应电流产生C. 闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生D. 磁感应强度与导体棒及其运动方向相互垂直时,可以用右手定则判断感应电流的方向2.图中能产生感应电流的是()A. B. C. D.3.如图所示,一个闭合三角形导线框位于竖直平面内,其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且相距很近(但不重叠)的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。
不计阻力,线框从实线位置由静止释放至运动到直导线下方虚线位置过程中()A. 线框中的磁通量为零时其感应电流也为零B. 线框中感应电流方向先为顺时针后为逆时针C. 线框减少的重力势能全部转化为电能D. 线框受到的安培力方向始终竖直向上4.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一根金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ。
在下列各过程中,一定能在闭合回路中产生感应电流的是()A. ab向右运动,同时使θ角增大(0<θ<90°)B. 磁感应强度B减小,同时使θ角减小C. ab向左运动,同时减小磁感应强度BD. ab向右运动,同时增大磁感应强度B和角θ(0<θ<90°)5.如图所示,有一矩形闭合导体线圈,在范围足够大的匀强磁场中运动、下列图中回路能产生感应电动势的是()A. 水平运动B. 水平运动C. 绕轴转动D. 绕轴转动二:楞次定律(右手定则)内容:6.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动。
金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。
13 电磁学:第20、21章 习题课及部分习题解答
Zhang Shihui
2) dΨmA = M dI = 6.28×10−4 × (−50) = −3.14×10−6 (Wb/s)
dt
dt
3) ε = − dΨmA = 3.14 ×10−4 (V)
dt
题.一螺绕环单位长度上的线圈匝数为n =10匝/cm。环
心材料的磁导率μ =μ0。求在电流强度I为多大时,线圈 中磁场的能量密度w =1J/m3? (μ0 =4π×10-7 T·m/A)
正方向如箭头所示,求直导线中的感生电动势。
解:设直导线中通电流i,计算直导
线在线圈中产生的磁通量ϕ ;通过 y
计算互感系数M=ϕ/i,进而求感生电
A yDI
动势。
O
x E Cx
建立如图所示的坐标系,y沿直导线。 b
取如图所示的窄带作为微元 dS = 2 ydx
B
h
其中 y = tan 30ο = 3
解: ε ac = ε ab + εbc
而
εab
=
−
d Φ扇形Oab dt
=
−
d dt
⎛ ⎜⎜⎝
−
3 4
R2B
⎞ ⎟⎟⎠
=
3R2 d B 4 dt
第20、21章 电磁感应 电磁波
练习册·第20章 电磁感应·第8题
εbc
=
−
d ΦΔObc dt
= − d [− π R2
dt 12
B] =
π R2
12
解:根据充电方向知Æ极板间场 强竖直向下。
由于充电电流 i 的增加 dD向下且
变大。
dt
+i
P⊗H E
−
由方向成右手螺 旋定则。
专题10电磁感应 第1讲电磁感应现象楞次定律(教学课件)高考物理一轮复习
3.[感应电流的方向]如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面
上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与
二、电磁感应 1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的_磁__通__量___发生变化时,电路 中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象. 2.产生感应电流的条件 (1)条件:穿过闭合电路的磁通量_____发__生__变__化_____. (2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做__切__割__磁__感__线__运动. 3.能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化 为_电__能_____.
考点3 一定律、三定则的综合应用 [能力考点]
1.规律比较
基本现象
运动电荷、电流产生磁场
磁场对运动电荷、电流的作用力
电磁感应
部分导体切割磁感线运动 闭合回路磁通量发生变化
定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
2.相互联系 (1)应用楞次定律,一般要用到安培定则. (2)研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定电流方向, 再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论 确定.
4.[感应电流的方向]如图所示,两个线圈A、B套在一起,线圈A中
通有电流,方向如图所示.当线圈A中的电流突然增强时,线圈B中的
感应电流方向为
()
A.沿顺时针方向
B.沿逆时针方向
C.无感应电流
D.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向
【答案】A
【解析】由安培定则,可判断线圈A中电流在线圈内产生的磁场向 外,在线圈外产生的磁场向里,穿过线圈B的合磁通量向外.当线圈A中 的电流增大时,产生的磁场增强,通过线圈B的磁通量增加,由楞次定 律可知线圈B中的感应电流方向为顺时针方向,故A正确.
电磁感应习题答案解析
四. 知识要点:第一单元电磁感应现象楞次定律〔一〕电磁感应现象1. 产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.2. 磁通量的计算〔1〕公式Φ=BS此式的适用条件是:①匀强磁场;②磁感线与平面垂直。
〔2〕如果磁感线与平面不垂直,上式中的S为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.即其中θ为磁场与面积之间的夹角,我们称之为"有效面积〞或"正对面积〞。
〔3〕磁通量的方向性:磁通量正向穿过*平面和反向穿过该平面时,磁通量的正负关系不同。
求合磁通时应注意相反方向抵消以后所剩余的磁通量。
〔4〕磁通量的变化:可能是B发生变化而引起,也可能是S发生变化而引起,还有可能是B和S同时发生变化而引起的,在确定磁通量的变化时应注意。
3. 感应电动势的产生条件:无论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,这局部电路就会产生感应电动势。
这局部电路或导体相当于电源。
〔二〕感应电流的方向1. 右手定则当闭合电路的局部导体切割磁感线时,产生的感应电流的方向可以用右手定则来进展判断。
右手定则:伸开右手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动方向,则伸直四指指向即为感应电流的方向。
说明:伸直四指指向还有另外的一些说法:①感应电动势的方向;②导体的高电势处。
2. 楞次定律〔1〕容感应电流具有这样的方向:就是感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
注意:①"阻碍〞不是"相反〞,原磁通量增大时,感应电流的磁场与原磁通量相反,"对抗〞其增加;原磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁通量一样,"补偿〞其减小,即"增反减同〞。
②"阻碍〞也不是阻止,电路中的磁通量还是变化的,阻碍只是延缓其变化。
③楞次定律的实质是"能量转化和守恒〞,感应电流的磁场阻碍过程,使机械能减少,转化为电能。
〔2〕应用楞次定律判断感应电流的步骤:①确定原磁场的方向。
2023年高考备考电磁感应现象、楞次定律法拉第电磁感应定律(含答案)
专题13.1 电磁感应现象、楞次定律法拉第电磁感应定律(讲)目录一讲核心素养 (1)二讲必备知识 (1)(知识点一)电磁感应现象的理解和推断 (1)(知识点二)感应电流方向的推断 (3)(知识点三)楞次定律推论的应用 (5)(知识点四)探究影响感应电流方向的因素 (8)三.讲关键能力 (10)(能力点一)会正确应用“三定则肯定律〞 (10)(能力点二)感应电动势求解的“四种〞模型 (12)(能力点三)会分析自感现象 (15)(能力点四)涡流、电磁阻尼和电磁驱动 (16)四.讲模型思想-----导体切割磁感线产生感应电动势的常见类型 (18)类型1 平动切割磁感线 (18)类型2 转动切割磁感线 (19)一讲核心素养1.物理观念:自感现象和涡流现象。
通过实验,了解自感现象和涡流现象。
能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
2.科学思维:电磁感应规律的理解和应用。
通过实验,理解法拉第电磁感应定律。
3.科学探究:通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。
了解电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
二讲必备知识(知识点一)电磁感应现象的理解和推断常见的产生感应电流的三种情况(例1)(2023·云南省师大附中5月统一质量检测)物理课上,老师做了一个奇异的“跳环实验〞。
如下图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。
闭合开关S的瞬间,套环马上跳起。
某同学另找来器材再探究此实验。
他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动。
比照老师演示的实验,以下四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同(答案) D(解析) 金属套环跳起来的原因是开关S闭合时,套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的,线圈接在直流电源上时,金属套环也会跳起。
《大学物理》电磁感应练习题及答案
《大学物理》电磁感应练习题及答案一、简答题1、简述电磁感应定律答:当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,不论这种变化是什么原因引起的,回路中都会建立起感应电动势,且此感应电动势等于磁通量对时间变化率的负值,即dtd i φε-=。
2、简述动生电动势和感生电动势答:由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应电动势称为动生电动势。
由于磁感强度变化而引起的感应电动势称为感生电动势。
3、简述自感和互感答:某回路的自感在数值上等于回路中的电流为一个单位时,穿过此回路所围成面积的磁通量,即LI LI =Φ=Φ。
两个线圈的互感M M 值在数值上等于其中一个线圈中的电流为一单位时,穿过另一个线圈所围成面积的磁通量,即212121MI MI ==φφ或。
4、简述位移电流与传导电流有什么异同答:共同点:都能产生磁场。
不同点:位移电流是变化电场产生的(不表示有电荷定向运动,只表示电场变化),不产生焦耳热;传导电流是电荷的宏观定向运动产生的,产生焦耳热。
5 简述感应电场与静电场的区别?答:感生电场和静电场的区别6、写出麦克斯韦电磁场方程的积分形式。
答:⎰⎰==⋅s v q dv ds D ρ dS tB l E s L ⋅∂∂-=⋅⎰⎰d 0d =⋅⎰S S B dS t D j l H s l ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰d 7、简述产生动生电动势物理本质答:在磁场中导体作切割磁力线运动时,其自由电子受洛仑滋力的作用,从而在导体两端产生电势差8、 简述磁能密度, 并写出其表达式答:单位体积中的磁场能量,221H μ。
9、 简述何谓楞次定律答:闭合的导线回路中所出现的感应电流,总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因(反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等).这个规律就叫做楞次定律。
10、全电流安培环路定理答:磁场强度沿任意闭合回路的积分等于穿过闭合回路围成的曲面的全电流 s d t D j l d H s e •⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=•⎰⎰二、选择题1、有一圆形线圈在均匀磁场中做下列几种运动,那种情况在线圈中会产生感应电流( D )A 、线圈平面法线沿磁场方向平移B 、线圈平面法线沿垂直于磁场方向平移C 、线圈以自身的直径为轴转动,轴与磁场方向平行D 、线圈以自身的直径为轴转动,轴与磁场方向垂直2、有两个线圈,线圈1对线圈2的互感系数为21M ,而线圈2对线圈1的互感系数为12M .若它们分别流过1i 和2i 的变化电流且dt di dt di 21<,并设由2i 变化在线圈1中产生的互感电动势为12ε,由1i 变化在线圈1中产生的互感电动势为21ε,下述论断正确的是( D )A 、 12212112,εε==M MB 、 12212112,εε≠≠M MC 、 12212112,εε>=M MD 、 12212112,εε<=M M3、对于位移电流,下列四种说法中哪一种说法是正确的 ( A )A 、位移电流的实质是变化的电场B 、位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷C 、位移电流服从传导电流遵循的所有规律D 、位移电流的磁效应不服从安培环路定理4、下列概念正确的是 ( B )。
电 磁 感 应 习 题 课
3 电 磁 感 应 习 题 课Ⅰ 教学基本要求1.理解电动势的概念。
2.掌握法拉第电磁感应定律。
理解动生电动势及感生电动势。
3.了解电容、自感系数和互感系数。
4.了解电能密度、磁能密度的概念。
5.了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程组(积分形式)的物理意义。
了解电磁场的物质性。
Ⅱ 内容提要一、法拉第电磁感应定律εi =-d Φ /d t(εi =-d Ψ/d t , Ψ=N Φ) ;I i =εi /R =-(1/R )d Φ/d t ,q i =⎰21d i t t t I =(1/R )(Φ1-Φ2);楞次定律(略).二、动生电动势 εi = ⎰l v×B·d l 。
三、感生电动势εi =-d Φ /d t =()⎰⋅∂∂-SS B d t ;感生电场(涡旋电场)E r (题库为E i )的性质:高斯定理 0d r =⋅⎰S S E ,安培环路定理⎰=⋅ll Ed r()⎰⋅∂∂-SS B d t感生电场为无源场、有旋场(非保守场),其电场线为闭合曲线。
四. 电感自感 L=Φ/I (L=Ψ/I ), εL =-L d I /d t ; 互感 M=Φ21/I 1 =Φ12/I 2 ,ε21=-M d I 1 /d t , ε12=-M d I 2 /d t .五、磁场能量自感磁能 W m =LI 2 /2 ,磁能密度 w m =B ∙H / 2 ,某磁场空间的磁能 W m =⎰V w m d t =⎰V (1/2)B ∙H d t六、位移电流 I D =d ΦD /d t , j D =∂D/∂t ,电位移通量ΦD ΦD =⎰S D ∙d S七、麦克斯韦方程组的积分形式V S d d 0⎰⎰=⋅V S D ρ,()⎰⎰⋅∂-=⋅SlS B l E d d t , ⎰=⋅S S B 0d ,()⎰⎰⋅∂∂+=⋅SlS D j l H d d t 。
八、电磁波的性质1.横波性与偏振性,E 、H 、u 相互垂直且成右手螺旋;2. E 、H 同步变化;3. ε1/2E =μ1/2H ;4. 电磁波速 u=1/(εμ)1/2, 真空中 u=c=1/(ε0μ0)1/2。
法拉第电磁感应定律习题复习题及答案
法拉第电磁感应定律习题复习题及答案一、高中物理解题方法:法拉第电磁感应定律1.如图甲所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。
线圈的半径为r1。
在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。
导线的电阻不计,求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小及方向。
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
【答案】(1)2023n B rRtπ电流由b向a通过R1(2)20213n B r tRtπ【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为22022n B rBE n n rt t tππ∆Φ∆===∆∆由闭合电路的欧姆定律,得通过R1的电流大小为20233n B rEIR Rtπ==由楞次定律知该电流由b向a通过R1。
(2)由qIt=得在0至t1时间内通过R1的电量为:202113n B r tq ItRtπ==2.两间距为L=1m的平行直导轨与水平面间的夹角为θ=37° ,导轨处在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小B=2T的匀强磁场中.金属棒P垂直地放在导轨上,且通过质量不计的绝缘细绳跨过如图所示的定滑轮悬吊一重物(重物的质量m0未知),将重物由静止释放,经过一段时间,将另一根完全相同的金属棒Q垂直放在导轨上,重物立即向下做匀速直线运动,金属棒Q恰好处于静止状态.己知两金属棒的质量均为m=lkg、电阻均为R=lΩ,假设重物始终没有落在水平面上,且金属棒与导轨接触良好,一切摩擦均可忽略,重力加速度g=l0m/s2,sin 37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)金属棒Q放上后,金属棒户的速度v的大小;(2)金属棒Q放上导轨之前,重物下降的加速度a的大小(结果保留两位有效数字);(3)若平行直导轨足够长,金属棒Q放上后,重物每下降h=lm时,Q棒产生的焦耳热.【答案】(1)3m/s v = (2)22.7m/s a = (3)3J 【解析】 【详解】(1)金属棒Q 恰好处于静止时sin mg BIL θ=由电路分析可知E BLv = ,2E I R= , 代入数据得,3m/s v =(2)P 棒做匀速直线运动时,0sin m g BIL mg θ=+, 金属棒Q 放上导轨之前,由牛顿第二定律可得00sin ()m g mg m m a θ-=+代入数据得,22.7m/s a =(3)根据能量守恒可得,0sin m gh mgh Q θ=+总 由于两个金属棒电阻串联,均为R ,可知 Q 棒产生的焦耳热为3J 2Q Q ==总3.如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L 1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R =1.5Ω的电阻,质量为m =0.2Kg 、阻值r=0.5Ω的金属棒放在两导轨上,距离导轨最上端为L 2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触.整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示.为保持ab 棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F ,g =10m/s 2求:(1)当t =1s 时,棒受到安培力F 安的大小和方向; (2)当t =1s 时,棒受到外力F 的大小和方向;(3)4s 后,撤去外力F ,金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R 两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置,测出该位置与棒初始位置相距2m,求棒下滑该距离过程中通过金属棒横截面的电荷量q.【答案】(1)0.5N ;方向沿斜面向上(2)0.5N ,方向沿斜面向上(3)1.5C 【解析】 【分析】 【详解】(1)0-3s 内,由法拉第电磁感应定律得:122V BE L L t t∆Φ∆===∆∆ T =1s 时,F 安=BIL 1=0.5N 方向沿斜面向上(2)对ab 棒受力分析,设F 沿斜面向下,由平衡条件: F +mg sin30° -F 安=0 F =-0.5N外力F 大小为0.5N .方向沿斜面向上 (3)q =It ,EI R r =+;E t∆Φ=∆; 1∆Φ=BL S 联立解得1 1.512C 1.5C 1.50.5BL S q R r ⨯⨯===++4.如图所示,质量为2m 的 U 形线框ABCD 下边长度为L ,电阻为R ,其它部分电阻不计,其内侧有质量为m ,电阻为R 的导体棒PQ ,PQ 与线框相接触良好,可在线框内上下滑动.整个装置竖直放置,其下方有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B .将整个装置从静止释放,在下落过程线框底边始终水平.当线框底边进入磁场时恰好做匀速运动,此时导体棒PQ 与线框间的滑动摩擦力为.经过一段时间,导体棒PQ 恰好到达磁场上边界,但未进入磁场,PQ 运动的距离是线框在磁场中运动距离的两倍.不计空气阻力,重力加速度为g .求:(1)线框刚进入磁场时,BC 两端的电势差; (2)导体棒PQ 到达磁场上边界时速度大小;(3)导体棒PQ 到达磁场上边界前的过程线框中产生的焦耳热.【答案】(1)52mgR BL (2)2215mgR B L (3)32244125m g R B L【解析】试题分析:(1)线框刚进入磁场时是做匀速运动.由平衡知识可列:122mg mg BIL +=52BC mgRU IR BL==(2)设导体棒到达磁场上边界速度为,线框底边进入磁场时的速度为;导体棒相对于线框的距离为,线框在磁场中下降的距离为.52mgRIR BLε==联解上述方程式得:2215PQ mgRB L υ=(3)线框下降的时间与导体棒下滑的时间相等联解上述方程式得:32244125m g R Q B L= 考点:法拉第电磁感应定律;物体的平衡.5.如图甲所示为发电机的简化模型,固定于绝缘水平桌面上的金属导轨,处在方向竖直向下的匀强磁场中,导体棒ab 在水平向右的拉力F 作用下,以水平速度v 沿金属导轨向右做匀速直线运动,导体棒ab 始终与金属导轨形成闭合回路.已知导体棒ab 的长度恰好等于平行导轨间距l ,磁场的磁感应强度大小为B ,忽略摩擦阻力.(1)求导体棒ab 运动过程中产生的感应电动势E 和感应电流I ;(2)从微观角度看,导体棒切割磁感线产生感应电动势是由于导体内部的自由电荷受到沿棒方向的洛伦兹力做功而产生的.如图乙(甲图中导体棒ab )所示,为了方便,可认为导体棒ab 中的自由电荷为正电荷,每个自由电荷的电荷量为q ,设导体棒ab 中总共有N 个自由电荷.a.求自由电荷沿导体棒定向移动的速率u ;b.请分别从宏观和微观两个角度,推导非静电力做功的功率等于拉力做功的功率. 【答案】(1) Blv F Bl(2) F NqB 宏观角度【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E Blv = 导体棒水平向右匀速运动,受力平衡,则有F BIl F ==安 联立解得:FI Bl=(2)a 如图所示:每个自由电荷沿导体棒定向移动,都会受到水平向左的洛伦兹力1f quB = 所有自由电荷所受水平向左的洛伦兹力的合力宏观表现为安培力F 安 则有:1F Nf NquB F ===安 解得:F u NqB=B, 宏观角度:非静电力对导体棒ab 中所有自由电荷做功的功率等于感应电源的电功率,则有:P P EI Fv ===非电 拉力做功的功率为:P Fv =拉因此P P =非拉, 即非静电力做功的功率等于拉力做功的功率; 微观角度:如图所示:对于一个自由电荷q ,非静电力为沿棒方向所受洛伦兹力2f qvB = 非静电力对导体棒ab 中所有自由电荷做功的功率2P Nf u 非= 将u 和2f 代入得非静电力做功的功率P Fv =非拉力做功的功率P Fv =拉因此P P =非拉 即非静电力做功的功率等于拉力做功的功率.6.如图甲所示,一水平放置的线圈,匝数n=100匝,横截面积S=0.2m 2,电阻r=1Ω,线圈处于水平向左的均匀变化的磁场中,磁感应强度B 1随时间t 变化关系如图乙所示。
《电磁感应》 讲义
《电磁感应》讲义一、电磁感应现象的发现在 1820 年,丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应,即通电导线周围存在着磁场。
这一发现揭示了电与磁之间的联系,引发了科学家们对于磁能否生电的思考。
经过多年的探索,1831 年,英国科学家法拉第终于发现了电磁感应现象。
他通过实验观察到,当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生电流。
这一重大发现为人类利用电能开辟了广阔的道路。
二、电磁感应的基本概念1、磁通量磁通量是指通过某一面积的磁感线条数。
其大小可以通过公式Φ =B·S·cosθ 来计算,其中 B 是磁感应强度,S 是面积,θ 是 B 与 S 法线方向的夹角。
2、感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
3、楞次定律楞次定律指出,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
简单来说,就是“来拒去留,增反减同”。
三、电磁感应的产生条件要产生电磁感应现象,必须满足以下条件:1、闭合电路。
如果电路不闭合,只会产生感应电动势,而不会有感应电流。
2、穿过闭合电路的磁通量发生变化。
这可以通过改变磁场的强弱、方向,或者改变闭合电路在磁场中的面积,或者改变闭合电路与磁场的相对位置等方式来实现。
四、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律表明,感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比。
数学表达式为 E =nΔΦ/Δt ,其中 E 表示感应电动势,n 是线圈的匝数,ΔΦ 是磁通量的变化量,Δt 是磁通量变化所用的时间。
当磁通量的变化是由导体切割磁感线引起时,感应电动势的大小可以用公式 E = BLv 来计算,其中 B 是磁感应强度,L 是导体在磁场中切割磁感线的有效长度,v 是导体切割磁感线的速度。
五、电磁感应中的能量转化在电磁感应现象中,能量是守恒的。
当导体在磁场中运动产生感应电流时,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能。
法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题及答案解析
法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题及答案解析一、高中物理解题方法:法拉第电磁感应定律1.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。
求:(1)线圈中的感应电流的大小和方向;(2)电阻R两端电压及消耗的功率;(3)前4s内通过R的电荷量。
【答案】(1)0﹣4s内,线圈中的感应电流的大小为0.02A,方向沿逆时针方向。
4﹣6s 内,线圈中的感应电流大小为0.08A,方向沿顺时针方向;(2)0﹣4s内,R两端的电压是0.08V;4﹣6s内,R两端的电压是0.32V,R消耗的总功率为0.0272W;(3)前4s内通过R的电荷量是8×10﹣2C。
【解析】【详解】(1)0﹣4s内,由法拉第电磁感应定律有:线圈中的感应电流大小为:由楞次定律知感应电流方向沿逆时针方向。
4﹣6s内,由法拉第电磁感应定律有:线圈中的感应电流大小为:,方向沿顺时针方向。
(2)0﹣4s内,R两端的电压为:消耗的功率为:4﹣6s内,R两端的电压为:消耗的功率为:故R消耗的总功率为:(3)前4s内通过R的电荷量为:2.如下图所示,MN 、PQ 为足够长的光滑平行导轨,间距L =0.5m.导轨平面与水平面间的夹角θ= 30°,NQ 丄MN ,N Q 间连接有一个3R =Ω的电阻,有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为01B T =,将一根质量为m =0.02kg 的金属棒ab 紧靠NQ 放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻1r =Ω,其余部分电阻不计,现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ 平行,当金属棒滑行至cd 处时速度大小开始保持不变,cd 距离NQ 为 s=0.5 m ,g =10m/s 2。
(1)求金属棒达到稳定时的速度是多大;(2)金属棒从静止开始到稳定速度的过程中,电阻R 上产生的热量是多少?(3)若将金属棒滑行至cd 处的时刻记作t =0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则t =1s 时磁感应强度应为多大? 【答案】(1)8m/s 5 (2)0.0183J(3) 5T 46【解析】 【详解】(1) 在达到稳定速度前,金属棒的加速度逐渐减小,速度逐渐增大,达到稳定速度时,有sin A mg F θ=其中,A EF BIL I R r==+ 根据法拉第电磁感应定律,有E BLv = 联立解得:m 1.6sv =(2) 根据能量关系有21·sin 2mgs mv Q θ=+ 电阻R 上产生的热量R RQ Q R r=+ 解得:0.0183J R Q =(3) 当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流,此时金属棒将沿导轨做匀加速运动,根据牛顿第二定律,有:sin mg ma θ=根据位移时间关系公式,有212x vt at =+设t 时刻磁感应强度为B ,总磁通量不变,有:()BLs B L s x '=+当t =1s 时,代入数据解得,此时磁感应强度:5T 46B '=3.如图1所示,MN 和PQ 为竖直放置的两根足够长的光滑平行金属导轨,两导轨间距为l ,电阻均可忽略不计.在M 和P 之间接有阻值为R 的定值电阻,导体杆ab 质量为m 、电阻不计,并与导轨接触良好.整个装置处于磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中.将导体杆ab 由静止释放.求:(1)a. 试定性说明ab 杆的运动;b. ab 杆下落稳定后,电阻R 上的热功率.(2)若将M 和P 之间的电阻R 改为接一电动势为E ,内阻为r 的直流电源,发现杆ab 由静止向上运动(始终未到达MP 处),如图2所示.a. 试定性说明ab 杆的运动:b. 杆稳定运动后,电源的输出功率.(3)若将M 和P 之间的电阻R 改为接一电容为C 的电容器,如图3所示.ab 杆由静止释放.请推导证明杆做匀加速直线运动,并求出杆的加速度.【答案】(1)加速度逐渐减小的变加速直线运动;P=2222m g RB l (2)加速度逐渐减小的加速;P=mgE Bl -2222m g r B l(3)a=22mgm B l C + 【解析】(1)a 、对ab 杆下滑过程,由牛顿第二定律22B l vmg ma R-=,可知随着速度的增大,加速度逐渐减小,当22B l vmg R=时,加速度为零,杆做匀速直线运动;故杆先做加速度逐渐减小的加速,再做匀速直线运动.b 、ab 杆稳定下滑时,做匀速直线运动:22B l vmg R=,可得22mgR v B l =故22222222B l v mgR m g RP v mg R B l B l=⋅=⋅=(2)a 、对ab 杆上滑过程,由牛顿第二定律:BIL mg ma -=,上滑的速度增大,感应电流与电源提供的电流方向相反,总电流逐渐减小,故加速度逐渐减小;同样加速度为零时杆向上匀速直线运动.B 、杆向上匀速时,BIl mg = mg I Bl=电源的输出功率2P EI I r =- 解得:2()Emg mg P r Bl Bl=- (3)设杆下滑经t ∆时间,由牛顿第二定律:mg BIl ma -=, 电容器的充电电流QI t∆=∆ 电容器增加的电量为:Q C U CBL v ∆=∆=∆ 而va t∆=∆ 联立解得:mg B CBla l ma -⋅⋅=可知杆下滑过程给电容器充电的过程加速度恒定不变,故为匀加速直线运动. 解得:22mga m B l C=+【点睛】对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,重点是分析安培力作用下物体的平衡问题;另一条是能量,分析电磁感应现象中的能量如何转化是关键.4.如图所示,一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场B 中,磁场方向垂直导轨平面,导轨平面竖直且与地面绝缘,导轨上M 、N 间接一电阻R ,P 、Q 端接一对沿水平方向的平行金属板,导体棒ab 置于导轨上,其电阻为3R ,导轨电阻不计,棒长为L ,平行金属板间距为d .今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动,稳定后棒的速度为v ,不计一切摩擦阻力.此时有一带电量为q 的液滴恰能在两板间做半径为r 的匀速圆周运动,且速率也为v .求: (1)速度v 的大小; (2)物块的质量m .【答案】(1)2gdrL,(222B l dLrR g【解析】 【详解】(1)设平行金属板间电压为U .液滴在平行金属板间做匀速圆周运动,重力与电场力必定平衡,则有:Uqmg d= 由2v qvB m r=得mv r qB=联立解得gdrBU v=则棒产生的感应电动势为: ·(3)4U gdrB B R R R v=+= 由E BLv =棒, 得 4gdrv vL=棒 (2)棒中电流为:U gdrB I R vR== ab 棒匀速运动,外力与安培力平衡,则有 2gdrLB F BIL vR ==而外力等于物块的重力,即为 2gdrLB mg vR=解得2drLB m vR=5.如图所示,一个单匝矩形线圈水平放在桌面上,在线圈中心上方有一竖直的条形磁体,此时线圈内的磁通量为0.05Wb.在0.5s 的时间内,将该条形磁体从图示位置竖放到线圈内的桌面上,此时线圈内的磁通量为0.10Wb ,试求此过程: (1)线圈内磁通量的变化量;(2)线圈中产生的感应电动势大小。
八年级物理练习题:电磁感应
八年级物理练习题:电磁感应电磁感应练习题
题目一:
1. 一根导线被连接到一个电池的两个端口上,并放在一块磁铁附近。
当电流通过导线时,磁铁受到吸引。
请说明这是如何发生的?
题目二:
2. 一个长直导线垂直放置在一块保持不变的磁场中。
如果导线中的电流方向与磁场方向相同,导线将受到一个向上的力。
如果电流方向与磁场方向相反,导线将受到一个向下的力。
请解释这个现象。
题目三:
3. 当电磁感应发生时,电流是如何产生的?请解释法拉第电磁感应定律。
题目四:
4. 简述发电机的工作原理。
说明在发电机中如何利用电磁感应产生电流。
题目五:
5. 请解释电磁感应在变压器中的应用。
说明变压器如何将电能从一个线圈传输到另一个线圈。
题目六:
6. 电磁感应可用于许多设备和技术中。
请举例并解释其中一个实际应用。
题目七:
7. 描述电磁感应实验的步骤。
设计并实施一个简单的电磁感应实验。
题目八:
8. 某个发电站的输出电压为220V。
计算电磁感应原理下,需要多少匝才能将
输出电压增加到440V?
题目九:
9. 当一个磁场变化时,经过具有多个匝数的线圈时,电压的大小会受到影响。
请说明匝数如何影响电磁感应中的电压大小。
题目十:
10. 电磁感应也被应用于感应炉。
解释感应炉是如何利用电磁感应加热金属的。
高三物理一轮复习专题 法拉第电磁感应定律知识点总结
课题:电磁感应类型:复习课电磁感应现象愣次定律一、电磁感应1.电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种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.2.产生感应电流的条件:只要闭合回路中磁通量发生变化即△Φ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.3. 磁通量变化的常见情况(Φ改变的方式):①线圈所围面积发生变化,闭合电路中的局部导线做切割磁感线运动导致Φ变化;其实质也是 B 不变而 S增大或减小②线圈在磁场中转动导致Φ变化。
线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。
如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。
③B 随 t(或位置)变化,磁感应强度是时间的函数;或闭合回路变化导致Φ变化(Φ改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势,假设线圈或线框是闭合的.那么在线圈或线框中产生感应电流,因此产生感应电流的条件就是:穿过闭合回路的磁通量发生变化.4.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那局部导体相当于电源.电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,那么有感应电流,如果回路不闭合,那么只能出现感应电动势,而不会形成持续的电流.我们看变化是看回路中的磁通量变化,而不是看回路外面的磁通量变化二、感应电流方向的判定1.右手定那么:伸开右手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向(电源).用右手定那么时应注意:①主要用于闭合回路的一局部导体做切割磁感线运动时,产生的感应电动势与感应电流的方向判定,②右手定那么仅在导体切割磁感线时使用,应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直.③当导体的运动方向与磁场方向不垂直时,拇指应指向切割磁感线的分速度方向.④假设形成闭合回路,四指指向感应电流方向;假设未形成闭合回路,四指指向高电势.⑤“因电而动〞用左手定那么.“因动而电〞用右手定那么.⑥应用时要特别注意:四指指向是电源内部电流的方向(负→正).因而也是电势升高的方向;即:四指指向正极。
电磁感应法拉第电磁感应定律与楞次定律
电磁感应法拉第电磁感应定律与楞次定律电磁感应:法拉第电磁感应定律与楞次定律电磁感应是物理学中的一个重要概念,它描述了磁场与电流之间的相互作用。
在19世纪,科学家迈克尔·法拉第和海因里希·楞次独立地提出了电磁感应定律和楞次定律,这两个定律为我们理解电磁现象提供了基础。
本文将介绍法拉第电磁感应定律和楞次定律的基本原理与应用。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是迈克尔·法拉第于1831年提出的。
该定律指出:当导体磁通变化时,导体上会产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁通变化率成正比。
法拉第电磁感应定律可以用公式表示为:ε = -dφ/dt其中,ε代表感应电动势,dφ/dt代表磁通变化率。
负号表示感应电动势与磁通变化的方向相反。
根据这个定律,当磁通增加时,感应电动势的方向与磁通减少时相反。
法拉第电磁感应定律的应用广泛。
例如,变压器的工作原理就基于法拉第电磁感应定律。
变压器中,通过变化的电流在一根线圈中产生变化的磁场,进而感应另一根线圈中的电动势,从而实现电能的传输。
二、楞次定律楞次定律是海因里希·楞次于1834年提出的。
该定律是关于电磁感应的一个重要规律,描述了感应电流与磁场之间的相互作用。
根据楞次定律,当导体中有电流通过时,导体会受到一个力,这个力的方向与磁场的方向垂直,并且符合右手定则。
楞次定律的公式表示为:F = qvBsinθ在公式中,F代表受力,q代表电荷,v代表速度,B代表磁场强度,θ代表导体与磁场的夹角。
楞次定律的应用非常广泛。
例如,电动机的工作原理就基于楞次定律。
当导体中的电流与磁场相互作用时,会产生一个力矩,从而使得电动机转动。
楞次定律也被应用于许多电磁感应现象的解释和实验。
三、法拉第电磁感应定律与楞次定律的关系法拉第电磁感应定律和楞次定律描述了电磁感应现象的不同方面。
法拉第电磁感应定律描述了导体中感应电动势的产生,而楞次定律描述了导体受到的力。
《法拉第电磁感应定律》 知识清单
《法拉第电磁感应定律》知识清单一、法拉第电磁感应定律的发现在物理学的发展历程中,法拉第电磁感应定律的发现具有里程碑式的意义。
19 世纪初,电和磁的现象逐渐引起了科学家们的关注。
丹麦科学家奥斯特在 1820 年发现了电流的磁效应,这一发现揭示了电和磁之间存在着密切的联系。
此后,许多科学家致力于探索磁能否产生电的问题。
英国科学家法拉第经过多年的不懈努力和实验研究,终于在 1831 年发现了电磁感应现象,并总结出了法拉第电磁感应定律。
法拉第的发现并非偶然,他凭借着敏锐的观察力、坚定的信念和不屈不挠的实验精神,为电磁学的发展开辟了新的道路。
二、法拉第电磁感应定律的内容法拉第电磁感应定律指出:闭合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。
如果用 E 表示感应电动势,ΔΦ 表示磁通量的变化量,Δt 表示变化所用的时间,那么法拉第电磁感应定律可以表示为:E =nΔΦ/Δt 。
其中 n 为线圈的匝数。
这个定律告诉我们,当通过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中就会产生感应电动势,从而产生感应电流。
三、磁通量的概念要理解法拉第电磁感应定律,首先需要明白磁通量的概念。
磁通量(Φ)是指通过某一面积的磁感线的条数。
其计算公式为:Φ =B·S·cosθ ,其中 B 为磁感应强度,S 为垂直于磁场方向的有效面积,θ 为 B 与 S 法线方向的夹角。
磁通量是一个标量,但有正负之分。
磁通量的正负不代表大小,而是代表磁感线穿过平面的方向。
四、感应电动势的产生条件感应电动势的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
这种变化可以由以下几种情况引起:1、磁场的强弱发生变化,导致磁通量改变。
2、闭合电路的面积发生变化,比如导体在磁场中运动,切割磁感线导致面积改变。
3、磁场的方向和闭合电路的面积方向的夹角发生变化。
五、法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律在实际生活和科学技术中有着广泛的应用。
1、发电机发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置。
电磁感应中楞次定律的内容是什么?
电磁感应中楞次定律的内容是什么?在学习物理的时候往往会遇到很多关于物理问题,上课觉着什么都懂了,可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣,伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题,是一些同学们的学习疑问,我做一个统一的回复,有同样问题的同学,可以仔细看一下。
这里有几个问题,是一些同学们的学习疑问,笔者在此做一个答复,有同样困惑的同学可以看看。
【问:电磁感应中楞次定律的内容是什么?】答:楞次定律是电磁感应中判定电流或受力方向的定律,内容是:线圈所感应电流具有这样的方向,即感应电流所产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律的核心在“阻碍”二字上。
有句话总结的不错,“来拒去留”。
【问:摩擦力存在的前提条件是什么?】答:摩擦力产生必备以下条件:1,两者之间存在压力;2,相互接触面粗糙;3,接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力产生),摩擦力存在,如上的条件缺一不可。
【问:电容c的大小取决于什么?】答:理科生们要注意的是在物理教材里讲到了两个电容公式。
其中,c=q/u是计算式,什么是计算式?类比一下,它像是r=u/i;另一个公式是决定公式c=es/4πkd,类似于电阻大小的决定公式:r=ρl/s;我们不难看出,电容c的大小是由后者决定的。
【问:热力学第一定律公式?】答:热力学第一定律公式表述:w+q=Δu;(做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果上是等效的,内能改变量为这两种方式的代数和),其中w:外界对物体做的正功(j),q:物体吸收的热量(j),也叫做外界向物体传递的热量,Δu:增加的内能(j)。
【问:学过的物理考点怎样才能吃透?】答:知识都比较抽象,吃透一个考点除了明白其概念外,还要辅助做题。
典型的考点可以命几种不同类型的题,每个类型的题练个两三次,加上参考答案的解释,以及自己的归纳,你才能把这个知识点吃透。
法拉第电磁感应定律压轴题知识点及练习题及答案解析
法拉第电磁感应定律压轴题知识点及练习题及答案解析一、高中物理解题方法:法拉第电磁感应定律1.如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 竖直放置,其宽度1L m =,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M 与P 之间连接一阻值为0.40R =Ω的电阻,质量为0.01m kg =、电阻为0.30r =Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上.现使金属棒ab 由静止开始下滑,下滑过程中ab 始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x 与时间t 的关系如图乙所示,图象中的OA 段为曲线,AB 段为直线,导轨电阻不计,g 取210/(m s 忽略ab 棒运动过程中对原磁场的影响).()1判断金属棒两端a 、b 的电势哪端高; ()2求磁感应强度B 的大小;()3在金属棒ab 从开始运动的1.5s 内,电阻R 上产生的热量.【答案】(1) b 端电势较高(2)0.1B T = (3) 0.26J 【解析】 【详解】()1由右手定可判断感应电流由a 到b ,可知b 端为感应电动势的正极,故b 端电势较高。
()2当金属棒匀速下落时,由共点力平衡条件得:mg BIL =金属棒产生的感应电动势为:E BLv = 则电路中的电流为:EI R r=+ 由图象可得:11.27.0/7m /s 2.1 1.5x v m s t -===- 代入数据解得:0.1T B =()3在0 1.5s ~,以金属棒ab 为研究对象,根据动能定理得:212mgh Q mv =+解得:0.455J Q = 则电阻R 上产生的热量为:0.26J R RQ Q R r==+2.如图所示,竖直平面内两竖直放置的金属导轨间距为L1,导轨上端接有一电动势为E、内阻不计的电源,电源旁接有一特殊开关S,当金属棒切割磁感线时会自动断开,不切割时自动闭合;轨道内存在三个高度均为L2的矩形匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向如图。
一质量为m的金属棒从ab位置由静止开始下落,到达cd位置前已经开始做匀速运动,棒通过cdfe区域的过程中始终做匀速运动。
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在自感线圈中
Wm
1 2
LI2
二、电磁场
⒈位移电流
Id
D t
jd
D
t
E t D
t D ds t
I
d
与
D t
同
方
向
ds
⒉麦克斯韦方程组
D ds
s
E dl
qo dm
B ds
宽为dr的矩形积分。
I
dr
a
m=
x
b
o
I (
x
x 2r
b
r)
a b
dr
oa I [( x b)ln x b b]
2b
x
r
x
Bb C
m
oa 2b
I
[( x
b) ln
x
x
b
b]
LC
2 LC
三、典型例题
例1 一单匝圆形线圈位于
xoy平面内,其中心位于原 点O,半径为a,电阻为R.平 行与z轴有一匀强磁场,假 设R极大,求:当磁场依照 B=B0e-t的关系降为零时,
通过该线圈的电流和电量.
z
B
O
y
a
x
解: 根据法拉第电磁感应定律
i
dm
dt
S d dt
属棒abc位于图示位置,求 a R b R c
金属棒中的感生电动势.
解: 作辅助线oa、oc构成闭
合回路oabco.
oa 0 co 0 oabco ac
R
O
B
d
m SoabdoB Soabo Sobdo B a R b R c
⒊自感
iL
L
I t
m LI
L i
dI
L m I
L
2Wm I2
dt
⒋互感
M12 M21 M
M i21 m21 或 M i12 m12
dI1
I1
dI2
I2
dt
dt
⒌磁场能量
wm
1 2
H
2
1 2
B2
Wm V wmdV
例5 长直导线中通有电流I=Iocos t(Io 和为常
量) 。有一与之共面的三角形线圈ABC,已知
AB=a,BC=b。若线圈以垂直于导线方向的速度向右
平移,当B点与长直导线的距离为x时,求线圈ABC中的
感应电动势。
解将三先角求形磁沿通竖:直m方向sB分d为s c若os干
tg=a/b A
B0e t
SB0 e t a 2B0e t
电动势为正,说明它的方向与B构成右手螺旋关系.
线圈中的感应电流
i i a 2B0 e t
R
R
感应电流的方向亦与B构成
右手螺旋关系
z
B
i
iO
y
a
x
在0~t 时间内,通过线圈某一截面的电量为
q t idt a2B0 t e td t
c 1
0 0
③电磁场中任一点 ⒋电磁场能量
E H
能量密度 能流密度
w
we
wm
1 2
E 2
1 2
H
2
S EH
S EH
⒌电磁振荡 LC回路
q q0 cos(t 0 )
i
dq dt
q0
sin(t
0 )
1 f 1
T 2 LC
l1dx
i
d m
dt
0Il1 ln a l2
2
a
A l2 B v
a l1
D
C
x
dx
dI dt
I0 cost
i
N0 l1 I 0 2
ln
a
a
l2
cos t
da v dt
N0 l1 I 0v 2
a
1
l2
1 a
sint
3 4
12
R2B
i
dm
dt
1 R2 4
3
dB
k
R 2
3 dt 4
3
3
负号表示i的方向与B构成左旋关系,即感生电动势 的指向为ab c.
例4 一长直导线载有交变
电流I=I0sint,旁边有一矩
形线圈ABCD(于长直导线
l2
A
共面),长为l1,宽l2,长边与长
直导线平行,AD边与导线 I a l1
B v
相距为a,线圈共N匝,全线
圈以速度v垂直与长直导线
D
Hale Waihona Puke C方向向右运动,求此时线圈
中的感应电动势大小.
解: 在ABCD内取一dS=l1dx的面元,
穿过该线圈的磁通量为
I
m B dS
0I 2x
0
R0
a2B0 1 e t R
1 R
m0
m
t
1 R
m
当B降为零时,通过线圈截面的总电量为
q
idt
a2B0
m0
0
RR
可见,q仅与磁通量的变化值m有关,而与变化 过程无关,即与B(t)无关.
例2 一长直电流I与直导线AB(AB=l)共面,如图
电磁感应习题课
一、电磁感应
⒈感应定理
法拉第电磁感应定律
i
d m dt
楞次定律
反抗
⒉产生机理
动生电动势
方向: v
感生电动势
i
B
i
b
a v B d l
洛 仑兹 力为非B静 电力
E涡 dl t d s
涡旋电场提供非静电力,场的方向与磁场 随时间的变化率成左手系。
所示。AB以速度沿垂直于长直电流I的方向向右运动,
求图示位置时导线AB中的动生电动势。
Ir
A
d
解 i Bdl sin( , B)cos( B, dl)
B
导线
dl
AB=
o I dl cos l 2r
,(dlsin=dr)
d l sino I ctg dr
d
2
r
oI ctg ln d l sin
2
d
由于AB>0,所以AB的方向由A指向B,B点电势高。
例3 在截面半径为R的圆
柱形空间充满磁感应强度
为B的均匀磁场,B的方向
沿圆柱形轴线,B的大小随 时间按dB/dt=k的规律均
R
O
B
匀增加,有一长L=2R的金
l dt
s t
B ds 0
s H dl l
Io
de
dt
D Io s t ds
D E, B H
⒊电磁波
①电磁波是横波,偏振波,同相位,同频率,
E
H
v
成右手螺旋关系
②波速 v 1 真空中