九年级物理电磁感应

1820年丹麦的物理学家　　　发现了电流能够产生磁场；之后，英国的科学家　　　经过十年不懈的努力终于在1831年发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台感应发电机．一、电磁感应现象1.感应电流产生的条件。感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。　2.感应电动势产生的条件。　感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。　无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。下列图中能产生感应电流的是（　　　　）如图所示，试根据已知条件确定导线中的感应电流方向（图中的导线是闭合电路中的一部分）：楞次定律：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．二、感应电流（感应电动势）的方向1、磁通量变化的角度看，感应电流总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化1.当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁通的增加．2.当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通的减少（增反减同）⑴从“阻碍磁通量变化”的角度来看，由磁通量计算式Φ=BSsinα可知，磁通量变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有：　①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔB·Ssinα　②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔS·Bsinα　③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS（sinα2-sinα1）　另外还有B、S、α中有两个或三个一起变化的情况，这时就要看总效果了。 楞次定律的应用步骤：（1）明确原磁场的方向；（2）明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；（3）根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向（增反减同）（4）利用安培定则判定感应电流的方向．例题1：闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0­沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？（从上往下看）【2】如图所示，O1O2是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感应电流产生？方向如何？A.将abcd向垂直纸外平移B.将abcd向右平移C.将abcd以ab为轴转动60°D.将abcd以cd为轴转动60° 【例3】如图，线圈A中接有如图所示电源，线圈B有一半面积处在线圈A中，两线圈平行但不接触，则当开关S闭和瞬间，线圈B中的感应电流的情况是：（）A．无感应电流B．有沿顺时针的感应电流C．有沿逆时针的感应电流D．无法确定例4、如图所示，固定于水平面上的光滑平行导电轨道AB、CD上放着两根细金属棒ab、cd，当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时，两金属棒ab、cd将如何运动？如果把N、S极调一下呢？ 5.如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，那么当螺线管的电流I减小时（a环在螺线管中部）A．a环有缩小的趋势B．a环有扩大的趋势C．螺线管有缩短的趋势　D．螺线管有伸长的趋势A、磁场方向垂直纸面向外并增大时，棒将向右移动B、磁场方向垂直纸面向外并减小时，棒将向右移动C、磁场方向垂直纸面向里并增大时，棒将向右移动D、磁场方向垂直纸面向里并减小时，棒将向右移动6.U形金属框架上有一根导体棒，在垂直纸面方向有一匀强磁场，下列判断正确的是：开关闭合瞬间，B线圈中的电流方向？变阻器滑片下滑时，B中的电流方向？【8】如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动9、桌面上有一个闭合线圈，当磁铁从上往下运动时，线圈中的感应电流方向如何？线圈和磁铁的相互作用如何？二、从导体与磁体的相对运动角度看：感应电流总是要阻碍导体和磁体的相对运动“阻碍相对运动”可以用能量守恒来解释：电路中有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于是由相对运动引起的，所以只能是机械能减少转化为电能，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。线圈如何运动？12、如图所示，长度都是L、质量都为m的两金属杆ab、cd放在水平放置的足够长的金属导轨MN、EF上，磁感应强度为B的匀强磁场强度竖直向上，若ab以速度V向右运动，cd杆将向哪儿动？3：如图中A和B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，用磁铁的任一极去接近A环，会产生什么现象？把磁铁从A环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离B环时，又会产生什么现象？解释所发生的现象？4、如图所示，蹄形磁铁和闭合矩形线框均可绕竖直转轴OO′自由转动。现将磁铁逆时针方向（从上往下看）转动，则矩形线框中转动情况为（）(A)线框将沿顺时针方向转动(B)线框将沿逆时针方向转动滑片向右滑动，线框将如何运动？5、6、如图所示，当磁铁绕O1O2轴匀速转动时，矩形导线框（不考虑重力）将如何运动？7、用手拉动磁铁，使其上下振动，当在其下面放一闭合线圈后，其振动能很快停下来，试解释这种现象？电磁阻尼现象8、如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？9．如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则）A．若是匀强磁场，环上升的高度小于hB．若是匀强磁场，环上升的高度大于hC．若是非匀强磁场，环上升的高度等于hD．若是非匀强磁场，环上升的高度小于h三、电磁感应在实际生活中的应用例析例、如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路。在拉开开关S的时候,弹簧k并不能立即将衔铁D拉起，从而使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开；延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的工作原理。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，即国际单位制中可以证明其中的k=1，有对于n匝线圈有导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：E=BLvsinα（α是B与v之间的夹角）。例、如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中，⑴电路中感应电流大小和方向（2）Uab=?（a为极；b为极）（3）拉力F大小；（4）拉力的功率P；（电功率=？）（5）拉力做的功W；（6）线圈中产生的电热Q（7）通过线圈某一截面的电荷量q（8）如果速度为2v呢？【例2】如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm【例3】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？2.转动产生的感应电动势⑴转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度v应该是平均速度，即金属棒中点的速度。3.电磁感应中的能量守恒只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想【例】如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？【例】如图所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1，长度和导轨的宽均为L，ab的质量为m，电阻为r，开始时ab、cd都垂直于导轨静止，不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I，在以后的运动中，cd的最大速度vm、最大加速度am、产生的电热各是多少？