法拉第電磁感應(yīng)1.doc

1內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的 成正比2公式： n為線圈匝數(shù)3導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢(1)若B、L、v相互垂直，則E .(2)EBLvsin，為運動方向與磁感線方向的夾角4幾種常見情況(1)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強度均勻變化(2)磁感應(yīng)強度不變，線圈面積均勻變化： (3)B、S均不變，線圈繞過線圈平面內(nèi)的某一軸轉(zhuǎn)動時(1、2是線圈平面與磁場之間的夾角)，計算式為：5導(dǎo)體切割磁感線的兩種情況(1)平動切割在勻強磁場中，棒垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv，公式中的電動勢是該時刻的瞬時感應(yīng)電動勢若導(dǎo)體不是做垂直切割磁感線運動，v與B有一夾角，如圖，應(yīng)該找出切割磁感線的有效速度，即與B垂直的速度v1vsin，則EBLv1BLvsin.(2)轉(zhuǎn)動切割若導(dǎo)體在磁場中繞著導(dǎo)體上的某一點轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體上各點的線速度不同，若用EBLv來計算，v應(yīng)該是棒上各點速度的平均值(這與平動不同，平動時棒上各點速度相等)，即 可根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來計算設(shè)長為L的棒以角速度勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間t從右圖所示位置轉(zhuǎn)到虛線位置，則有t，棒掃過的面積 由E 當(dāng)n1時， 6公式與EBLvsin的區(qū)別與聯(lián)系 (1)由 求得的是t內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，適用于一切情況要區(qū)別開、與 三個量E只與 成正比，與、的大小無關(guān) (2)EBLv只適用于勻強磁場，且LB，Lv，各處v都相同的情況若v為瞬時速度，則E為該時刻的瞬時電動勢；若v為平均速度，則E為平均電動勢，如一段長為L的導(dǎo)體棒垂直于磁場方向放在勻強磁場B中，繞其一端點以垂直于B的方向的角速度轉(zhuǎn)動，則該棒上產(chǎn)生電動勢 7EBLvsin中的L為切割磁感線的導(dǎo)體棒的有效長度如圖中，棒的有效長度為ab的弦長(可用割補法證明)8磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的比較自感現(xiàn)象及其應(yīng)用與防止1自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的 發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象2自感電動勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的 ，其作用總是阻礙導(dǎo)體中 的變化3自感系數(shù)：線圈的自感系數(shù)由線圈本身的特性決定，與線圈的 、 、線圈的 、有無鐵芯等因素有關(guān)4自感現(xiàn)象的應(yīng)用日光燈5自感現(xiàn)象的防止雙線繞法自感現(xiàn)象的分析方法1明確自感電動勢總是阻礙自感線圈中電流的變化，通過自感線圈的電流不能發(fā)生突變2通電自感(1)演示通電自感電路圖如圖所示 (2)當(dāng)接通電路時，看到的現(xiàn)象：燈B立刻正常發(fā)光，燈A逐漸變亮至正常發(fā)光(3)結(jié)論：因線圈中電流增大，線圈中產(chǎn)生自感電動勢的方向與原電流方向相反(增反)，對要增大的電流有阻礙作用，不能讓電流立刻增加到最大值3斷電自感(1)演示斷電自感現(xiàn)象的電路圖如圖所示 (2)若器材滿足R燈RL，線圈自感系數(shù)足夠大，在斷開開關(guān)的瞬間，燈泡會閃亮一下后才熄滅(RL為線圈的直流電阻)針對訓(xùn)練1如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的有(AD)Aa先變亮，然后逐漸變暗Bb先變亮，然后逐漸變暗Cc先變亮，然后逐漸變暗Db、c都逐漸變暗2啟動器是由電容和氖管兩大部分組成，其中氖管中充有氖氣，內(nèi)部有靜觸片和U形動觸片通常動、靜片不接觸，有一個小縫隙，則下列說法正確的是()A當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極時，氖氣放電并產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致雙金屬片受熱膨脹B當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極后，啟動器的兩個觸片才接觸，使電路有電流通過C當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極前，啟動器的兩個觸片就接觸著，電路就已經(jīng)有電流通過D當(dāng)電路通電后，動觸片冷卻，兩個觸片重新分離電磁感應(yīng)中的電路問題1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于 因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起2解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則)確定感應(yīng)電動勢的大小和方向；(2)畫等效電路；(3)運用閉合電路歐姆定律、串、并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式求解【例1】如圖所示，半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度B0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a0.4m，b0.6m.金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02.一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均不計(1)若棒以v05m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，金屬棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時，MN中的電動勢和流過L1的電流(2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O以O(shè)O為軸向上翻轉(zhuǎn)90，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為 求L1的功率如圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里，大小隨時間的變化率 k為負的常量用電阻率為、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長為l的方框?qū)⒎娇蚬潭ㄓ诩埫鎯?nèi)，其右半部分位于磁場區(qū)域中，求：(1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大??；(2)磁場對方框作用力的大小隨時間的變化率對于自感問題，首先要清楚流過線圈原來的電流方向，然后知道通過線圈的電流大小的變化趨勢，再根據(jù)楞次定律判斷自感電流(或電動勢)的方向要注意的是：(1)只有在電流變化的過程中才會產(chǎn)生自感現(xiàn)象(2)發(fā)生自感現(xiàn)象時線圈相當(dāng)于電源(3)自感現(xiàn)象阻礙線圈中電流的變化，自感電動勢的方向可以和通過線圈的原電流方向相同，也可以相反(4)斷電自感時通過線圈的電流從原來的值開始減小(5)只有閉合回路才會產(chǎn)生感應(yīng)電流，若不能形成回路，則只會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流【例2】在如圖甲所示的電路中，S閉合時流過線圈L的電流為I1，流過燈泡L1的電流為I2，且I1I2.在t1時刻將S斷開，則流過燈泡L1的電流I隨時間t變化的圖象是乙圖中的()如圖所示，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，若合上或斷開開關(guān)S1和S2時，可能發(fā)生的情況是( )AS1閉合的瞬間，A1燈逐漸亮起來B再合上S2穩(wěn)定后，A2燈是暗的C斷開S1的瞬間，A1燈立即熄滅，A2燈亮一下再熄滅D斷開S1瞬間，A2燈和A1燈過一會兒才熄滅解決這類問題的基本方法(1)明確圖象的種類，是Bt圖還是t圖，或者Et 圖、It圖象(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律列出函數(shù)方程(4)根據(jù)函數(shù)方程，進行數(shù)學(xué)分析，如斜率及其變化、兩軸的截距等(5)畫圖象或判斷圖象【例3】如圖所示，LOOL為一折線，它所形成的兩個角LOO和OOL均為45.折線的右邊有一勻強磁場，其方向垂直于紙面向里一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿垂直于OO的方向以速度v做勻速直線運動，在t0時刻恰好位于圖中所示位置以逆時針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，在下圖所示的四幅圖中，能夠正確表示電流時間(It)關(guān)系的是(時間以l/v為單位)()如圖所示，一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強磁場，兩磁場磁感應(yīng)強度的大小相等，方向相反且均與紙面垂直導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以角速度逆時針轉(zhuǎn)動，t0時恰好在圖示位置規(guī)定從a到b流經(jīng)電阻R的電流方向為正，圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計，則桿從t0開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，電流隨t變化的圖象是()針對練習(xí)一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個選項中至少有一項符合題意，全部選對的得6分，漏選的得3分，錯選的得0分)1關(guān)于電路中感應(yīng)電動勢的大小，下列說法正確的是()A穿過電路的磁通量越大，感應(yīng)電動勢就越大B電路中磁通量的改變量越大，感應(yīng)電動勢就越大C電路中磁通量改變越快，感應(yīng)電動勢就越大D若電路在某時刻磁通量為零，則該時刻感應(yīng)電流一定為零2如圖所示，電阻R1、半徑r10.2m的單匝圓形導(dǎo)線框P內(nèi)有一個與P共面的圓形磁場區(qū)域Q，P、Q的圓心相同，Q的半徑r20.1m.t0時刻，Q內(nèi)存在著垂直于圓面向里的磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系是B2t(T)若規(guī)定逆時針方向為電流的正方向，則線框P中感應(yīng)電流I隨時間t變化的關(guān)系圖象應(yīng)該是下圖中的()3如圖甲所示，一個電阻為R，面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45角，o、o分別是ab邊和cd邊的中點現(xiàn)將線框右半邊obco繞oo逆時針旋轉(zhuǎn)90到圖乙所示位置在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是()A.B.C.D0線繞制成的閉合線圈放在勻強磁場中，如圖所示，線圈平面與磁場方向成60角，磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化，用下列哪些方法可使感應(yīng)電流增加一倍 ()A把線圈匝數(shù)增加一倍B把線圈面積增加一倍C把線圈半徑增加一倍D改變線圈與磁場方向的夾角5如圖所示是日光燈的構(gòu)造示意圖若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是 ()AS1接通，斷開S2、S3，日光燈就能正常發(fā)光BS1、S2接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光CS3斷開，接通S1、S2后，再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光D當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光6如圖所示的電路中，三個燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1R2R3，電感L的電阻可忽略，D為理想二極管電鍵S從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的是 ()AL1先變亮，然后逐漸變暗BL2先變亮，然后逐漸變暗CL3先變亮，然后逐漸變暗DL2立即熄滅7如圖所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd、b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個裝置處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運動令U表示MN兩端電壓的大小，則 ()AUBlv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dBUBlv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到bCUBlv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dDUBlv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b8如圖是法拉第做成的世界上第一臺發(fā)電機模型的原理圖，將銅盤放在磁場中，讓磁感線垂直穿過銅盤，圖中a、b導(dǎo)線分別與銅盤邊緣和銅盤中心相連，轉(zhuǎn)動銅盤，就可以使閉合電路獲得電流若圖中銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，回路電阻為R，從上往下看逆時針勻速運動銅盤的角速度為.則下列說法正確的是()A回路中有大小和方向做周期性變化的電流B回路中電流大小恒定，且等于C回路中電流方向不變，且從b導(dǎo)線流進燈泡，再從a導(dǎo)線流向旋轉(zhuǎn)的銅盤D若將勻強磁場改為仍然垂直穿過銅盤的正弦變化的磁場，不轉(zhuǎn)動銅盤，燈泡中也會有電流流過9一足夠大的正方形區(qū)域ABCD內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁場應(yīng)強度為B，其頂點A在直線MN上，且AB、AD與MN的夾角為45，如圖所示，一邊長為a的正方形導(dǎo)線框從圖示位置沿圖示直線MN以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，以逆時針方向為電流正方向，下圖中能夠正確表示電流時間關(guān)系的是 ()10在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一個面積不變的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示，取線圈中磁場B的方向向上為正，當(dāng)磁場中的磁感應(yīng)強度B隨時間t如圖乙變化時，以下四圖中正確表示線圈中感應(yīng)電流變化的是 ()二、論述、計算題(本題共3小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、計算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11如圖所示，邊長L0.20m的正方形導(dǎo)線框ABCD由粗細均勻的同種材料制成，正方形導(dǎo)線框每邊的電阻R01.0，金屬棒MN與正方形導(dǎo)線框的對角線長度恰好相等，金屬棒MN的電阻r0.20.導(dǎo)線框放置在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B0.50T，方向垂直導(dǎo)線框所在平面向里金屬棒MN與導(dǎo)線框接觸良好，且與導(dǎo)線框?qū)蔷€BD垂直放置在導(dǎo)線框上，金屬棒上的中點始終在BD連線上若金屬棒以v4.0m/s的速度向右勻速運動，當(dāng)金屬棒運動至AC位置時，求(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)：(1)金屬棒產(chǎn)生的電動勢大??；(2)金屬棒MN上通過的電流大小和方向；(3)導(dǎo)線框消耗的電功率12將一個矩形金屬線框折成直角框架abcdefa，置于傾角為37的斜面上，ab邊與斜面的底線MN平行，如圖所示.0.2m，線框總電阻為R0.02，ab邊的質(zhì)量為m0.01kg，其余各邊的質(zhì)量為忽略不計，框架可繞過c、f點的固定軸自動轉(zhuǎn)動，現(xiàn)從t0時刻開始沿斜面向上加一隨時間均勻增加的、范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度與時間的關(guān)系為B0.5t，磁場方向與cdef面垂直(cos