电磁感应(单元复习用)

null电磁感应复习电磁感应复习null一、磁通量φ（Wb）： 1．定义：当磁场与平面垂直时，磁感强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。 2．定义式：φ=B·S·sinθ 3．单位：韦伯(Wb) 1Wb=1T·m2=1V·s 4．注意：若磁场与平面不垂直，则φ=BS⊥（平行时φ=0） 5．φ、Δφ、Δφ/Δt的区别典型题型一、磁通量(变化)的计算(φ、Δφ)例1：如图所示，已知磁感强度B、线圈面积S。线圈在此位置的磁通量为多少？转过900，磁通量是多少？Δφ多少？1800？3600？ null例2、如图所示，I为一恒定电流，其右侧的矩形线框第一次从Ⅰ到Ⅱ位置，磁通量的变化为△  1，第二次从Ⅰ位置以其右边为轴转动到Ⅱ位置其磁通量的变化为△ 2，则有△1_______△ 2(大于、等于、小于).答案：小于【解题回顾】 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 磁通量的变化情况时，如果有相反方向磁感线穿过同一平面，可以设其中某方向为正，则从另一方向穿过的为负，总磁通量为其代数和。null例3：试判断图示闭合回路的磁通量如何变化?null二、电磁感应现象： 1．电磁感应现象：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用____产生_____的现象叫做电磁感应，电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。 2．产生感应电动势和感应电流的条件： （1）穿过电路的_______发生变化或导体作切割磁感线运动时产生感应电动势(注意：与线路是否闭合无关) （2）穿过闭合电路的磁通量发生变化或闭合电路的部分导体作___________运动时产生感应电流（3）磁通发生变化的几种基本情况：①回路面积不变，而磁感应强度发生变化(B变)；②磁场不变，而回路面积发生变化(S变)；③磁场和回路面积均不变，但回路平面与磁场的方向发生了变化(θ变)；④闭合电路的一部分做切割磁感线的运动.磁场电流磁通量切割磁感线null例4：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：A向右平动；B向下平动；C绕轴转动(边bc向外)；D从纸面向纸外做平动，E向上平动(边bc上有个缺口)；则线圈中有感应电流的是( )答案：BCD典型题型二、感应电流产生条件判断null答案：A例5、如图所示，线圈abcd垂直于有界匀强磁场，且其有一半在磁场中，另一半在磁场外，则下列哪种情况可产生感应电流：(　　　) A.以ab边为轴转过60° B.以cd边为轴转过60° C.以ab边为轴转过180°的过程中，一直有感应电流 D.以cd边为轴转过180°的过程中，一直有感应电流null三．感应电流(电动势)的方向 楞次定律a相当于电源正极 b相当于电源负极2、闭合电路磁通量变化而引起的感应电流方向判断方法： 　 楞次定律1、闭合电路部分导体切割磁感线而引起的感应电流方向判断方法：右手定则四指指向电源___极正null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要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 2．适用范围：磁通量变化而产生感应电流方向判断 3．判断步骤： ①明确闭合回路范围内的磁场方向（原磁场） ②分析穿过闭合电路的磁通量的变化（增大、减小） ③根据楞次定律判断感应电流的磁场的方向（新磁场） ④利用安培定则判定感应电流的方向 “增反减同”、“来拒去留”、“增缩减扩” 　　 “阻碍但不阻止”null典型题型三、判断感应电流(感应电动势)方向例6：判断感应电流方向答案：从上往下看，先顺时针后逆时针;顺时针->逆时针->顺时针; ABCD　注：右手定则是楞次定律的一种特殊运用。 右手定则适用于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的方向判断；而楞次定律适用于一切电磁感应现象中感应电流方向的判断，更具有普遍性.null答案：AD例7、如图所示，线框abcd在匀强磁场中沿金属框架向右匀速运动，则(　　　) A.线框中有感应电流 　　　B.线框中无感应电流 C.f点电势高于e点电势 　　 D.a、d两点电势相同null楞次定律的内涵： 内容：感应电流总是反抗产生它的那个原因。 原因：（1）原磁通量变化 （2）物体间的相对运动 （3）原电流的变化（自感）例10-1、MN固定，PQ可以自由移动，当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中，试判断PQ将如何运动？磁铁的加速度大小如何？典型题型四、楞次定律的应用【讨论】如果磁体是向上提起的，则P、Q的运动将如何?或者说磁体已向下穿过了回路并在向下落，则P、Q的运动如何?且此时磁体的加速度大小如何?答案：将互相靠拢，加速度小于gnull 例8、如图所示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则圆环的运动过程中，下列说法正确的是(　　) A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时大于g B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g答案：Bnull例9、如图所示，电池的正负极未知，在左侧软铁棒插入线圈的过程中，悬吊在线圈右侧的铝环A将如何运动？ 答案：向右答案：Cnull答案：压力变大null答案：B 答案：D null例14、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，将铜环从A点由静止释放，向右摆至最高点B，不计空气阻力，则以下说法正确的是 （　　） A．A、B两点等高　　　　　　B．A点高于B点 C．A点低于B点　　　　　　　D．铜环最后将做等幅摆动答案:BD 思考：若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？ 电磁阻尼 应用：磁电式仪表中，为防止仪表通电后指针偏转到某处后来回振动，就利用了这种电磁阻尼原理．反之，若不希望振动的机械能由于电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小缺口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生的感应电流很小的措施． null四、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律：电磁感应中感应电动势的大小，即跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即：2、特例：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，切割法表达式　　　 　　　　 ε=BLv⊥3、注意： ①产生感应电动势的那部分导体相当于电源，该电源的正负极由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由负极流向正极.null②用磁通变化计算感应电动势常见有三种情况： ③导体“切割”计算感应电动势时要区分两种切割时的算法： null例15、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则(　　) A.线圈中0时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为0 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中0至D时间内平均感应 　电动势为1.4V④　　　　　　　　　计算一般为Δt内的平均感应电动势，它一般不等于ε的算术平均值　　　　　　　　　答案：ABnull变化的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫感应电场 由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势.感生电动势在电路中的作用就是电源,其电路就是内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电.感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因,感应电场的方向同样可由楞次定律判断.null 一段导线在做切割磁感应线的运动时相当于电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关。 由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势。小结小结1、感应电场：由变化的磁场激发的电场2、感应电动势： 由感应电场产生的感应电动势称为感生电动势.3、动生电动势: 由于导体运动而产生的感应电动势.null互感现象 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一 个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用如：变压器null互感现象 在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相 连，但当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的 变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种 现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势null互感现象 互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅仅 发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发 生与任何两个相互靠近的电路之间： 在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影 响电路的正常工作，这时要设法减小电路中的互感null自感现象 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁 场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在 它本身激发出感应电动势。这种现象称为自感。由于 自感而产生的感应电动势叫自感电动势 实验中，接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中 产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍 电流的增加，所以灯泡A1较慢地亮起来 自感现象对电路有很大的影响，我们一起来看一下有怎么样的影响！null自感现象 变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路 中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得开 关的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起 人身伤害。null自感系数 自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电 磁感应定律，也就是说，它的大小正比于穿国线圈的 磁通量的变化率，即： 实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就 是说，磁通量的变化正比于电流的变化，所以也可以 说，自感电动势正比于电流的变化率，即：null自感系数式中L是比例系数，叫做自感系数，简称电感或自感单位：亨利，简称亨，符号：H 其他单位：毫亨（mH）、微亨（μH）自感＞自感＜123线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大！给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯大得多！ 涡 流 涡 流null一.涡流1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流-----涡流.2.金属块中的涡流也要产生热量.3.应用(1)利用a.真空冶炼炉nullb.探雷器c.安检门(2)减少 线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。减少涡流的途径:a.增大铁芯 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的电阻率,常用的材料是硅钢。b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。null二.电磁阻尼V1.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动-----电磁阻尼2.讨论:(1)为什么用铝框做线圈骨架？(2)微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？null三.电磁驱动1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来----电磁驱动。 2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作的。null例16、用均匀导线做成的正方形线框每边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以每秒10T的变化率增强时，线框中a、 b两点电势差Uab是多少？答案：Uab=- 0.1V说明：在电磁感应与电路计算的习题中，要把电源部分和外电路区分开，找出等效电路，然后利用法拉第电磁感应定律求电动势．利用闭合电路欧姆定律和串联关系进行求解是解决这类问题应采用的一般方法．null例17、如图所示，导线全都是裸导线，半径为r的圆内有垂直圆平面的匀强磁场，磁感强度为B．一根长度大于2r的导线MN以速率v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路中的定值电阻为R，其余电阻不计．求：MN从圆环的左端滑到右端的全过程中通过R的电量q． L非线性，故ε=BLv难以应用，可以用法拉第电磁感应定律求平均电动势思考1：本题中何时感应电流最大？感应电流最大值为多少？ 反思1、想一想，感应电流的平均值I为什么不等于最大电流Imax与最小电流Imin=0的算术平均值？ null反思2、电磁感应现象中流过电路的电量的一般求解： 此式具有一般意义． 思考2：为使MN能保持匀速运动，需外加的拉力是恒力还是变力？外力的最大功率如何求？注意：用此式计算电量q时，电流强度应该用平均值，而非有效值，更不能用最大值 ！Pm=FmV 能量思考：外力做多少功，就产生多少电能，电路就产生多少焦耳热，则还可以用下面式子计算出相同答案： null例18、直接写出下图所示各种情况下导线ab两端的感应电动势的表达式(B.L.ν.θ已知)：答案：①E=Blvsinθ;　②E=2BRv;　③E=BRv公式中的L为有效切割长度：即垂直于B、垂直于v且处于磁场中的直线部分长度null例19、如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B＝kt，（k＞0）那么在t为多大时，金属棒开始移动？典型题型七、磁场变化null例20、如图所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数（示数不为零称有读数）？ A、无、无、无 　　　 B、无、有、有 C、无、有、无 　　　 D、有、有、有典型题型八、电磁感应与恒定电流综合答案：C null答案：C null例22、边长为h的正方形金属导线框，从图所示的初始位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向是水平的，且垂直于线框平面，磁场宽度等于H，上下边界如图中水平虚线所示，H>h，从线框开始下落到完全穿过场区的整个过程中（ ） A、线框中总是有感应电流存在 B、线框受到磁场力的合力方向有时向上，有时向下 C、线框运动的方向始终是向下的 D、线框速度的大小不一定总是在增加 答案：CD 典型题型九、力、磁、电综合问题null例23、如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为l，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B，在导轨的A、D端连接一个阻值为R的电阻．一根垂直于导轨放置的金属棒ab，其质量为m，从静止开始沿导轨下滑．求: (1)ab棒下滑的最大速度．（要求画出ab棒的受力图，已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计） (2)ab棒下滑的最大加速度。 (3)若金属棒的电阻为r，求金属棒ab两端的电压Uab最终为多大？ am=g（sinθ-μcosθ） null例24、如图所示，用铝板制成的“U”型框，将一质量为m的带电小球，用绝缘线悬挂在框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中，向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为T，则 ( ) A.悬线竖直，T=mg B.速度选择合适的大小，可使T=0 C.悬线竖直，T＜mg D.条件不足，无法确定A解析:此题侧重于受力分析.当框向左运动时，框的右边做切割磁感线运动，而产生感应电动势，其大小E=BLv(L为框的右边竖直长度).且此时电势是下板高、上板低，在两个平行板间形成一个匀强电场，电场方向竖直向上，电场强度E’=E/L=Bv.且小球将受到电场力和洛伦兹力共同作用，无论小球带何种电荷，电场力和洛伦兹力一定反向.洛伦兹力大小f=Bqv则与电场力F=Eq=Bqv是一对平衡力，所以悬线竖直，T=mg，