魯科版選修32 第一章 電磁感應(yīng) 學(xué)案.docx

一、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)電路閉合(2)磁通量發(fā)生變化2穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾種情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度b不變，線圈面積s發(fā)生變化(2)線圈面積s不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度b發(fā)生變化(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度b和回路面積s同時(shí)發(fā)生變化，此時(shí)可由21計(jì)算并判斷磁通量是否發(fā)生變化(4)線圈面積s不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度b也不變，但二者之間夾角發(fā)生變化例1某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室重做法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，他將電流表、線圈a和b、蓄電池、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置當(dāng)他接通、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，電流表的指針都沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，其原因是()圖1a開(kāi)關(guān)的位置接錯(cuò)b電流表的正負(fù)極接錯(cuò)c線圈b的接頭3、4接反d蓄電池的正負(fù)極接反答案a解析當(dāng)開(kāi)關(guān)位置接錯(cuò)時(shí)，開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)不會(huì)使a線圈中的電流發(fā)生變化，電流恒定使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，從而不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流針對(duì)訓(xùn)練1如圖2所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)組成一閉合回路，在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)a，下列各種情況銅環(huán)a中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖2a線圈中通以恒定的電流b通電時(shí)，使變阻器的滑片p勻速移動(dòng)c通電時(shí)，使變阻器的滑片p加速移動(dòng)d將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間答案a解析線圈中通以恒定電流時(shí)，銅環(huán)a處磁場(chǎng)不變，穿過(guò)銅環(huán)的磁通量不變，銅環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流；變阻器滑片移動(dòng)或開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，線圈中電流變化，銅環(huán)a處磁場(chǎng)變化，穿過(guò)銅環(huán)的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故應(yīng)選a.二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1法拉第電磁感應(yīng)定律en(1)en是計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)普遍適用的公式，但對(duì)于回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度b發(fā)生變化時(shí)求解較方便(2)en一般計(jì)算的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)但當(dāng)t0時(shí)，比如利用t圖象求e時(shí)也可求瞬時(shí)值2導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)eblv(1)公式eblv是en的特殊情況，適用于導(dǎo)體桿切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(2)公式eblv一般求的是瞬時(shí)值，此時(shí)v為瞬時(shí)速度但當(dāng)v為平均速度時(shí)，也可求平均電動(dòng)勢(shì)(3)對(duì)于導(dǎo)體桿圍繞一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)ebl2.例2如圖3甲所示，一個(gè)500 匝的線圈的兩端跟r99 的電阻相連接，置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的橫截面積是20 cm2，電阻為1 ，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，求磁場(chǎng)變化過(guò)程中通過(guò)電阻r的電流圖 3答案0.1 a解析由題圖乙知：線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度b均勻增加，其變化率 t/s10 t/s.由法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為enns5001020104v10 v由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流大小為i a0.1 a.例3如圖4所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r，兩端開(kāi)有小口的圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線mn以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左端勻速滑到右端、電路中固定電阻阻值為r，其余部分電阻均忽略不計(jì)試求mn從圓環(huán)左端滑到右端的過(guò)程中：圖4(1)電阻r上的最大電流；(2)電阻r上的平均電流；(3)通過(guò)電阻r的電荷量答案(1)(2)(3)解析(1)mn向右滑動(dòng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度不斷變化，當(dāng)mn經(jīng)過(guò)圓心時(shí)，有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流達(dá)到最大值所以imax.(2)由于mn向右滑動(dòng)中電動(dòng)勢(shì)和電流大小不斷變化，且不是簡(jiǎn)單的線性變化，故難以通過(guò)eblv求解平均值，可以通過(guò)磁通量的平均變化率計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電流所以，e，i.(3)通過(guò)電阻r的電荷量等于平均電流與時(shí)間的乘積所以，qit.例4金屬桿mn和pq間距為l，mp間接有電阻r，磁場(chǎng)如圖5所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.金屬棒ab長(zhǎng)為2l，由圖示位置以a為軸，以角速度勻速轉(zhuǎn)過(guò)90(順時(shí)針)求該過(guò)程中(其他電阻不計(jì))：圖5(1)r上的最大電功率；(2)通過(guò)r的電荷量答案(1)(2)解析ab轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，且切割長(zhǎng)度由l增至2l以后ab離開(kāi)mn，電路斷開(kāi)(1)當(dāng)b端恰轉(zhuǎn)至n時(shí)，e最大emb2l2bl2，pm(2)ab由初位置轉(zhuǎn)至b端恰在n點(diǎn)的過(guò)程中bl2lsin60bl2qit.針對(duì)訓(xùn)練2如圖6所示，邊長(zhǎng)為50cm的正方形導(dǎo)線框，放置在b0.40t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中已知磁場(chǎng)方向與水平方向成37角，線框電阻為0.10，求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向的過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線橫截面積的電荷量圖6答案1.4c解析設(shè)線框在水平位置時(shí)法線n方向向上，穿過(guò)線框的磁通量1b