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文檔簡介

1、第十三章:電磁感應(yīng)第十三章:電磁感應(yīng)第一模塊:電磁感應(yīng)、楞次定律第一模塊:電磁感應(yīng)、楞次定律夯實(shí)基礎(chǔ)知識夯實(shí)基礎(chǔ)知識1、關(guān)于電磁感應(yīng)的幾個基本問題(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象利用磁場產(chǎn)生電流(或電動勢)的現(xiàn)象,叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流,所產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。所謂電磁感應(yīng)現(xiàn)象,實(shí)際上是指由于磁的某種變化而引起電的產(chǎn)生的現(xiàn)象,磁場變化,將在周圍空間激起電場;如周圍空間中有導(dǎo)體存在,一般導(dǎo)體中將激起感應(yīng)電動勢;如導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路,則回路程還將產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件通常有如下兩種表述。當(dāng)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時就將發(fā)生

2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象,線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如線圈閉合,則線圈子里就將產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動時就將發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,導(dǎo)體里產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,如做切割感線運(yùn)動的導(dǎo)體是某閉合電路的一部分,則電路里就將產(chǎn)生感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。應(yīng)指出的是:閉合電路的一部分做切割磁感線運(yùn)動時,穿過閉合電路的磁通量也將發(fā)生變化。所以上述兩個條件從根本上還應(yīng)歸結(jié)磁通量的變化。但如果矩形線圈 abcd 在勻強(qiáng)磁場 B 中以速度 v 平動時,盡管線圈的 bc 和 ad 邊都在做切割磁感線運(yùn)動,但由于穿過線圈的磁通量沒有變,所以線圈回路中沒有感應(yīng)電流。(3)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種基本方式

3、及其理論解釋導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的相對運(yùn)動而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象:當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的相對運(yùn)動時,就將在導(dǎo)體中激起感應(yīng)電動勢。這種發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的方式可以用運(yùn)動電荷在磁場中受到洛侖茲力的作用來解釋。磁場變化使穿過磁場中閉合回路的磁通量改變而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象:當(dāng)磁場的強(qiáng)弱改變而使穿過磁場中的閉合回路程的磁通量發(fā)生變化時,就將在閉合回路程里激起感應(yīng)電流。這種發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的方式可以用麥克斯韋的電磁場理論來解釋。(4)引起磁通量變化的常見情況(1)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動;(2)線圈在磁場中面積發(fā)生變化;(3)線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化;(4)通電線圈中電流發(fā)生變化。2、感應(yīng)電流方向的判斷(1)右

4、手定則:伸開右手,讓拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),讓磁感線垂直從手心進(jìn)入,拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向,其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向。四指指向還可以理解為:感應(yīng)電動勢的方向、該部分導(dǎo)體的高電勢處。用右手定則時應(yīng)注意:用右手定則時應(yīng)注意:主要用于閉合回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的方向判定。右手定則僅在導(dǎo)體切割磁感線時使用,應(yīng)用時要注意磁場方向、運(yùn)動方向、感應(yīng)電流方向三者互相垂直當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動方向與磁場方向不垂直時,拇指應(yīng)指向切割磁感線的分速度方向若形成閉合回路,四指指向感應(yīng)電流方向;若未形成閉合回路,四指指向高電勢“因電而動”用左手定則 “因動而電”用

5、右手定則應(yīng)用時要特別注意:四指指向是電源內(nèi)部電流的方向(負(fù)正)因而也是電勢升高的方向;即:四指指向正極。(2)楞次定律(判斷感應(yīng)電流方向)楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化(感應(yīng)電流的)磁場(總是)阻礙(引起感應(yīng)電流的磁通量的)變化(定語)主語(狀語)謂語(補(bǔ)語)賓語對楞次定律中阻礙二字的正確理解“阻礙”不是阻止,這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指:磁通量增加時,阻礙增加(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反,起抵消作用);磁通量減少時,阻礙減少(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致,起補(bǔ)償作用),簡稱“增反減同”理解楞次定律要注意四個層次:誰阻礙誰?是

6、感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量;阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身;如何阻礙?當(dāng)磁通量增加時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,當(dāng)磁通量減小時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”;結(jié)果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結(jié)果是增加的還是增加,減少的還是減少。(3)楞次定律的應(yīng)用步驟“一原、二感、三電流”明確引起感應(yīng)電流的原磁場在被感應(yīng)的回路上的方向;搞清原磁場穿過被感應(yīng)的回路中的磁通量增減情況;根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場的方向;運(yùn)用安培定則判斷出感生電流的方向。(4)楞次定律的靈活運(yùn)用,楞次定律的拓展楞次定律的廣義表述:感應(yīng)電流的效果總是反抗(或阻礙

7、)引起感應(yīng)電流的原因。主要有四種表現(xiàn)形式:1、當(dāng)閉合回路中磁通量變化而引起感應(yīng)電流時,感應(yīng)電流的效果總是阻礙原磁通量的變化。2、當(dāng)線圈和磁場發(fā)生相對運(yùn)動而引起感應(yīng)電流時,感應(yīng)電流的效果總是阻礙二者之間的相對運(yùn)動(來拒去留) 。在一些由于某種相對運(yùn)動而引起感應(yīng)電流的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,如運(yùn)用楞次定律從“感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量變化”出發(fā)來判斷感應(yīng)電流方向,往往會比較困難,對于這樣的問題,在運(yùn)用楞次定律時,一般可以靈活處理,考慮到原磁場的磁通量變化又是由相對運(yùn)動而引起的,于是可以從“感應(yīng)電流的磁場阻礙相對運(yùn)動”出發(fā)來判斷。3、當(dāng)線圈面積發(fā)生變化而引起感應(yīng)電流時,感應(yīng)電流的效果

8、總是阻礙回路面積的變化。4、當(dāng)線圈中自身電流發(fā)生變化而引起感應(yīng)電流時,感應(yīng)電流的效果總是阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象) 。3、幾種定則、定律的適用范圍題型解析題型解析類型題:類型題: 電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象 【例題】如圖所示,O1O2是矩形導(dǎo)線框 abcd 的對稱軸,其左方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場。以下哪些情況下 abcd 中有感應(yīng)電流產(chǎn)生?方向如何?a db cO1O2A將 abcd 向紙外平移B將 abcd 向右平移C將 abcd 以 ab 為軸轉(zhuǎn)動 60D將 abcd 以 cd 為軸轉(zhuǎn)動 60解:A、C 兩種情況下穿過 abcd 的磁通量沒有發(fā)生變化,無感應(yīng)電流產(chǎn)生。B、D 兩種情況下

9、原磁通向外,減少,感應(yīng)電流磁場向外,感應(yīng)電流方向為 abcd。類型題:類型題: 楞次定律的應(yīng)用楞次定律的應(yīng)用 1就磁通量而言,感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁通量)的變化。即當(dāng)原磁通量增加時,感應(yīng)電流的磁場就與原磁場方向相反;當(dāng)原磁通量減小時,感應(yīng)電流的磁場就與原磁場方向相同。簡稱口訣“增反減同增反減同”。注意區(qū)分兩種磁場:一是研究對象所在位置的磁場和線框中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場【例題】如圖,在同一鐵芯上繞兩個線圈 A 和B,單刀雙擲開關(guān) S 原來接觸點(diǎn) 1,現(xiàn)在把它扳向觸點(diǎn) 2,則在開關(guān) S 斷開 1 和閉合 2 的過程中,流過電阻 R 中電流的方向是:( )S S1 12

10、2R RP PQ QA AB BA先由 P 到 Q,再由 Q 到 P B先由 Q 到 P,再由 P 到 Q C始終是由 Q 到 P D始終是由 P 到 Q解析:R 中電流方向,取決于 B 線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向;B 中感應(yīng)電流的產(chǎn)生,是由 B 中磁通量的變化所引起,B 中磁通量的變化是由 A 線圈中電流變化來決定。當(dāng) S 接觸點(diǎn) 1 時,A 和 B 中的原磁場方向均向右,當(dāng) S 斷開觸點(diǎn) 1 時,B 中向右的磁通量減少,B 中感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量的減少,從而 B中感應(yīng)電流的磁場也向右,由楞次定律和安培定則可以判斷 R 中電流方向由 Q 到 P。當(dāng) S 由斷開到閉合 2 觸點(diǎn)的瞬間,B 中

11、由原來沒有磁場到出現(xiàn)向左的磁場,則 B 中原磁通量為向左增加,由楞次定律可知,B 中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向仍為向右,故 R 中電流方向仍為 Q 到 P。答案: C。【例題】如圖所示裝置中,cd 桿原來靜止。當(dāng)ab 桿做如下那些運(yùn)動時,cd 桿將向右移動?c a d bL2 L1A向右勻速運(yùn)動B向右加速運(yùn)動C向左加速運(yùn)動D向左減速運(yùn)動解:.ab 勻速運(yùn)動時,ab 中感應(yīng)電流恒定,L1中磁通量不變,穿過 L2的磁通量不變化,L2中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,cd 保持靜止,A 不正確;ab 向右加速運(yùn)動時,L2中的磁通量向下,增大,通過 cd 的電流方向向下,cd 向右移動,B 正確;同理可得 C 不正確,

12、D 正確。選 B、D【例題】如圖所示,條形磁體附近放置有三個矩形線圈 A、B、C,A 在 N 極附近 A1處垂直磁體,B 在 N 極附近 B1處平行于磁體,C 在 S 極上方附近 C1處平行于磁體,分析下列情況下線圈中感應(yīng)電流的方向。(1)A 線圈從 A1處向右平動,經(jīng)過 A2處到達(dá)S 極附近 A3處的過程中;A2為磁體的正中間。(2)B 線圈從 B1處向右平動,經(jīng)過 B2處到達(dá)S 極附近 B3處的過程中;B2為磁體的正中間。(3)C 線圈從 C1處向下平動,經(jīng)過 C2處到達(dá)S 極下方附近 C3處的過程中;C2為 S 極中線位置。N NS SabcdabcdabcdA AA A1 1A A2

13、2A A3 3B BB B1 1B B2 2B B3 3C CC C1 1C C2 2C C3 3解析:要判斷線圈在磁體附近移動時感應(yīng)電流情況,關(guān)鍵是確定線圈中磁通量的變化情況。(1)A 線圈移動時,垂直 A 線圈的磁場分量均為向右,當(dāng) A 線圈在 A2處時,線圈中的磁通量最大;線圈在 A1和 A3處時磁通量的大小相等(如圖所示) 。當(dāng)線圈由 A1位置移到 A2位置的過程中,線圈中向右的磁通量增加,由楞次定律可知,這一過程中,線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向左,則線圈中感應(yīng)電流方向為逆時針方向(從左向右看) 。當(dāng)線圈由 A2位置移到 A3位置過程中,線圈中向右的磁通量減少,則線圈中感應(yīng)電流的磁場方向

14、向右,故線圈中感應(yīng)電流方向為順時針方向(從左向右看) 。當(dāng)線圈在 A2處時,線圈中磁通量最大,但磁通量變化率為零,此時無感應(yīng)電流產(chǎn)生。N NS SA A1 1A A2 2A A3 3(2)B 線圈在磁體下方,線圈平面平行于磁體。線圈在 B1位置時,垂直線圈平面的分磁場豎直向下,線圈在 B3位置時,垂直線圈平面的分磁場豎直向上,在 B1和 B3位置時線圈中磁通量的大小相等;線圈在 B2位置時,線圈中的磁通量為零(進(jìn)入和穿出線圈的磁通量的代數(shù)和為零) (如圖所示) 。當(dāng)線圈由B1位置移到 B2位置的過程中,垂直線圈平面的分磁場豎直向下并逐漸減少,由楞次定律可以判斷 B線圈在這一過程中,感應(yīng)電流的磁

15、場方向向下,感應(yīng)電流方向為順時針方向(從上向下看) 。線圈從B2位置移向 B3位置的過程中,垂直線圈平面的分磁場豎直向上并逐漸增加,則 B 線圈在這一過程中,感應(yīng)電流的磁場方向仍為豎直向下,感應(yīng)電流方向仍為順時針方向(從上向下看) 。當(dāng) B 線圈移到 B2位置時,此時盡管線圈中磁通量為零,但線圈中仍有感應(yīng)電流;從切割磁感線的角度看,線圈的 ab 邊和 cd 邊分別切割磁感線的豎直分量,由右手定則可以判斷 ab 邊所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向由 a 指向b,cd 邊所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢由 c 指向 d,兩電動勢同向串連,使感應(yīng)電流方向仍為順時針方向(從上向下看) 。abdcB BB B1 1B B2 2

16、B B3 3(3)C 線圈由 C1位置移到 C2位置時的過程中,垂直線圈平面的磁通量向下減少;由 C2位置移到C3位置的過程中,線圈中的磁通量向上增加;當(dāng)線圈位于 C2位置時,線圈平面與磁感線平行,線圈中的磁通量為零, (如圖所示) 。由楞次定律可以判斷,C 線圈在由 C1位置移到 C2位置的過程中,感應(yīng)電流的磁場方向豎直向下,感應(yīng)電流方向為順時針方向(從上向下看) 。在由 C2位置移到 C3位置的過程中,感應(yīng)電流的磁場方向仍為豎直向下,感應(yīng)電流方向仍為順時針方向(從上向下看) 。線圈在 C2位置時,盡管線圈中磁通量為零,但線圈中仍有感應(yīng)電流。一方面可以看成線圈中磁通量正處在向下減少到向上增加

17、的轉(zhuǎn)變過程,另一方面從切割磁線看,ab 邊和 cd 邊都切割磁感線,由右手定則可以判斷,ab 和 cd 都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電動勢的方向分別為由 b 到 a 和由 c 到 d,但 ab 處磁感應(yīng)強(qiáng)度較大些,則 ab 切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢比 cd 要大,所以線圈中總電動勢不為零,使感應(yīng)電流方向仍為順時針方向(從上向下看) 。cabdC CC C1 1C C2 2C C3 3N NS S答案:(1)A 線圈由 A1位置移到 A2位置的過程中,感應(yīng)電流方向為逆時針方向(從左向右看) 。由 A2位置移到 A3位置過程中,感應(yīng)電流方向為順時針方向(從左向右看) 。當(dāng)線圈在 A2處時,無感應(yīng)電流;

18、(2)B 線圈由 B1位置移到 B3位置的過程中,感應(yīng)電流方向始終為順時針方向(從上向下看) 。(3)C 線圈由 C1位置移到 C3位置的過程中,感應(yīng)電流方向始終為順時針方向(從上向下看) 。【例題】如圖 1 所示,一水平放置的矩形線圈abcd,在細(xì)長的磁鐵的 N 極附近豎直下落,保持 bc邊在紙外,ad 邊在紙內(nèi),從圖中的位置經(jīng)過位置到位置,位置和都很靠近,在這個過程中,線圈中感應(yīng)電流( )A沿 abcd 流動B沿 dcba 流動C由到都是 abcd 流動,由到是 dcba流動D由到都是 dcba 流動,由到是 abcd流動解析:分析 N 極右側(cè)附近的磁場,在 I 位置通過線圈的磁場斜向上,

19、到 II 位置時,通過線圈的磁場方向與線圈平面平行,故磁通量為零。因此從I 到 II 過程中,向上的磁通量減少,因為感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同,即向上,由安培定則可知感應(yīng)電流方向為 abcd 流動;而在 III 位置時通過線圈的磁場方向斜向上,因此從 II 到 III 過程中,通過線圈的磁通量增加,故感應(yīng)電流磁場與原磁場方向相反,即向上,由安培定則可知感應(yīng)電流方向仍為 abcd 方向,故 A 項正確?!纠}】如圖所示,螺線管 A 外接一平行軌道,軌道上垂直放置金屬桿 cd,cd 所處位置有垂直軌道平面向里的勻強(qiáng)磁場;螺管 B 外接一根固定的直導(dǎo)體 ef,平行于 ef 放置一根通電軟導(dǎo)線 a

20、b,ab 中電流方向由 a 向 b。當(dāng)導(dǎo)體棒 cd 向左運(yùn)動時,發(fā)現(xiàn)軟導(dǎo)線 ab:不動;左偏;右偏;試分析 cd 棒對應(yīng)的運(yùn)動狀態(tài)?A AB Babcdefghijv解析:這是一個多種電磁現(xiàn)象相伴產(chǎn)生同時出現(xiàn)的問題。cd 切割磁感線運(yùn)動是最初的原因,ab受力是最后形成的結(jié)果。分析這類問題,有兩種思維方式,一是順向思維;由于已知 cd 是向左運(yùn)動,其運(yùn)動狀態(tài)有三種可能:即勻速運(yùn)動、加速運(yùn)動、減速運(yùn)動,分別就三種運(yùn)動形式分析出 ab 的受力。一是逆向思維;從 ab 受力分析開始,追根溯源,最終可確定 cd 的運(yùn)動狀態(tài)。(1)順向思維:假設(shè) cd 向左加速運(yùn)動,由右手定則可知,cd 中出現(xiàn)由 d 向

21、 c 的逐漸增加的感應(yīng)電流,由安培定則可知,A 中出現(xiàn)向下的逐漸增加的磁場,則 B 中的磁通量向下逐漸增加;由楞次定律可知,B 中產(chǎn)生感應(yīng)電流,使 ef 中電流方向為 e 向f,則 ef 中電流與 ab 中電流為同向,同向平行電流相互吸引,故 ab 向右偏。(2)逆向思維:ab 軟導(dǎo)線向左偏,表明 ab、ef是相互排斥,則 ef 中感應(yīng)電流為由 f 向 e,B 線圈中感應(yīng)電流由 g 經(jīng) B 流向 h,B 中感應(yīng)電流的磁場方向向下。由楞次定律可知,B 中原磁通量可能是向下減少,也可能向上增加。若 B 中原磁通量為向下減少,則 A 中磁場也為向下減小,由安培定則可知,A 中存在方向由 i 經(jīng)A 至

22、 j、大小逐漸減小的電流,則 cd 中有方向由 d指向 c、大小逐漸減小的感應(yīng)電動勢,由右手定則和直導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢可知 cd 棒向左減速運(yùn)動。若 B 中原磁通量為向上增加,同理可分析出 cd棒為向右加速運(yùn)動(不符合題意) 。(3)學(xué)生自己可以分析出當(dāng) cd 勻速移動時,ab導(dǎo)線不動。答案:勻速運(yùn)動;減速運(yùn)動;加速運(yùn)動?!纠}】 (青島市(青島市 08 年年 3 月一摸)月一摸)在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中,水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖 1 所示,磁場向上為正當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時間 t 按圖 2 變化時,下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是 (C)【例題】矩形

23、導(dǎo)線框 abcd 放在勻強(qiáng)磁場中,在外力控制下靜止不動,磁感線方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的圖象如圖所示t0 時刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里,在 04 s 內(nèi),線框 ab 邊受力隨時間變化的圖象(力的方向規(guī)定以向左為正方向)可能是下圖中的(D)【例題】如圖所示,金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒 ab 在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動時,銅制線圈 c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引的是(C)A向右做勻速運(yùn)動 B向左做勻速運(yùn)動C向右做減速運(yùn)動 D向右做加速運(yùn)動【例題】如圖所示,閉合導(dǎo)體環(huán)固定。條形磁鐵 S 極向下以初速度 v0沿過導(dǎo)體環(huán)圓心的豎直線下落過程,導(dǎo)體環(huán)中的感應(yīng)電流方向如何?NSv0M

24、解:從“阻礙磁通量變化”來看,當(dāng)條形磁鐵的中心恰好位于線圈 M 所在的水平面時,磁鐵內(nèi)部向上的磁感線都穿過了線圈,而磁鐵外部向下穿過線圈的磁通量最少,所以此時刻穿過線圈 M 的磁通量最大。因此全過程中原磁場方向向上,先增后減,感應(yīng)電流磁場方向先下后上,感應(yīng)電流先順時針后逆時針。從“阻礙相對運(yùn)動”來看,線圈對應(yīng)該是先排斥(靠近階段)后吸引(遠(yuǎn)離階段) ,把條形磁鐵等效為螺線管,該螺線管中的電流是從上向下看逆時針方向的,根據(jù)“同向電流互相吸引,反向電流互相排斥” ,感應(yīng)電流方向應(yīng)該是先順時針后逆時針的,與前一種方法的結(jié)論相同。2就相對運(yùn)動而言,阻礙所有的相對運(yùn)動,簡稱口訣“來拒去留來拒去留”。從運(yùn)

25、動的效果上看,也可以形象地述為“敵”進(jìn)“我”退, “敵”逃“我”追。【例題】如圖所示,當(dāng)磁鐵繞 O1O2軸勻速轉(zhuǎn)動時,矩形導(dǎo)線框(不考慮重力)將如何運(yùn)動?O2O1解析:本題分析方法很多,最簡單的方法是:從“阻礙相對運(yùn)動”的角度來看,導(dǎo)線框一定會跟隨條形磁鐵同方向轉(zhuǎn)動起來。如果不計一切摩擦阻力,最終導(dǎo)線框?qū)⒑痛盆F轉(zhuǎn)動速度無限接近到可以認(rèn)為相同;如果考慮摩擦阻力,則導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)速總比條形磁鐵轉(zhuǎn)速小些(線框始終受到安培力矩的作用,大小和摩擦力的阻力矩相等) 。如果用“阻礙磁通量變化”來分析,結(jié)論是一樣的,但是敘述要復(fù)雜得多??梢娺@類定性判斷的題要靈活運(yùn)用楞次定律的各種表達(dá)方式。【例題】 (棗莊市(棗莊

26、市 2008 年模擬考試)年模擬考試)如圖所示,矩形閉合線圈放置在水平薄板上,有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度。 )當(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到薄板的磨擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是( AC ) A磨擦力方向一直向左 B磨擦力方向先向左、后向或右 C感應(yīng)電流的方向順時針逆時針逆時針順時針 D感應(yīng)電流的方向順時針逆時針【例題】如圖所示,水平面上有兩根平行導(dǎo)軌,上面放兩根金屬棒 a、b。當(dāng)條形磁鐵如圖向下移動時(不到達(dá)導(dǎo)軌平面) ,a、b 將如何移動?a b解析:若按常規(guī)用“阻礙磁通量變化”判斷,則需要根據(jù)下端磁極的

27、極性分別進(jìn)行討論,比較繁瑣。而且在判定 a、b 所受磁場力時。應(yīng)該以磁極對它們的磁場力為主,不能以 a、b 間的磁場力為主(因為它們的移動方向由所受的合磁場的磁場力決定,而磁鐵的磁場顯然是起主要作用的) 。如果注意到:磁鐵向下插,通過閉合回路的磁通量增大,由=BS 可知磁通量有增大的趨勢,因此 S 的相應(yīng)變化應(yīng)該是阻礙磁通量的增加,所以 a、b 將互相靠近。這樣判定比較起來就簡便得多?!纠}】如圖所示,絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán) a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達(dá)該平面) ,a、b 將如何移動?a b解析:根據(jù)=BS,磁鐵向下移動過程中,B增大,所以穿過每個環(huán)中的磁通量都有

28、增大的趨勢,由于 S 不可改變,為阻礙增大,導(dǎo)體環(huán)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離磁鐵,所以 a、b 將相互遠(yuǎn)離。3就閉合回路的面積而言,致使電路和面積有收縮或擴(kuò)張的趨勢。收縮或擴(kuò)張是為了阻礙電路磁通量的變化。若穿過閉合電路的磁感線皆朝同一個方向,則磁通量增大時,面積有收縮的趨勢;磁通量減少時,面積有擴(kuò)張的趨勢。簡稱口訣“增縮減擴(kuò)增縮減擴(kuò)”。【例題】如圖所示,通有穩(wěn)恒電流的長直螺線管豎直放置,銅環(huán) R 沿螺線管的軸線加速下落。在下落過程中,環(huán)面始終保持水平。銅環(huán)先后經(jīng)過軸線上 1、2、3 位置時的加速度分別為 a1、a2、a3。位置 2 處于螺線管的中心,位置 1、3 與位置 2 等距離。設(shè)重力加速度為 g,則:

29、( )R R1 12 23 3Aa1a2g Ba3a1g Ca1a3a2 Da3a1a2解析:通過恒定電流的螺線管周圍及內(nèi)部磁場分布類似于條形磁體,銅環(huán)下落過程中,通過 1位置時磁通量在增加,通過 2 位置時磁通量最大,通過 3 位置時磁通量在減少??梢杂美愦味膳袛嚆~環(huán)中感應(yīng)電流的磁場方向,確定銅環(huán)所受作用力的方向,從而分析銅環(huán)運(yùn)動過程中的加速度。本題更直接的方法是應(yīng)用楞次定律的廣義表述:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因;當(dāng)銅環(huán)經(jīng)過 1 位置時,正在靠近螺線管,銅環(huán)受到的磁場力阻礙銅環(huán)靠近螺線管(來拒) ,則加速度a1g;當(dāng)銅環(huán)經(jīng)過位置 3 時,正在遠(yuǎn)離螺線管,銅環(huán)受到的磁場力阻礙銅

30、環(huán)遠(yuǎn)離螺線管(去留) ,則加速度 a3g;當(dāng)銅環(huán)經(jīng)過 2 位置時,環(huán)中磁通量最大,且運(yùn)動方向與磁場平行,故不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則加速度 a2g。又由于從 1 位置經(jīng) 2 位置到 3 位置的過程中,銅環(huán)的速度在逐漸增加,即 V3V1,故銅環(huán)在 3 位置處所受磁場力比在 1 位置時所受磁場力大,故a1a3。答案:綜合考慮則有:a3a1a2g,答案為(ABD)點(diǎn)評:應(yīng)用楞次定律定性分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象時,針對具體情景,有時利用楞次定律的廣義表述,可能更為方便;如感應(yīng)電流的效果可能是:阻礙磁通量的變化、阻礙相對運(yùn)動、阻礙回路面積的變化、阻礙原電流的變化等,在后面的練習(xí)中要認(rèn)真體會?!纠}】如圖所示,光滑固定導(dǎo)

31、體軌 M、N 水平放置,兩根導(dǎo)體棒 P、Q 平行放于導(dǎo)軌上,形成一個閉合路,當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時( )AP、Q 將互相靠攏BP、Q 相互相遠(yuǎn)離C磁鐵的加速度仍為 gD磁鐵的加速度小于 g解析:從阻礙回路面積變化的角度看:當(dāng)磁鐵靠近閉合回路時,磁通量增加,兩導(dǎo)體棒由于受到磁場對其中感應(yīng)電流力的作用而互相靠攏以阻礙磁通量的增加,故 A 項正確;從阻礙相對運(yùn)動角度看:磁鐵靠近回路時必受到阻礙靠近的向上的力的作用,因此磁鐵的加速度小于 g,故 D 項正確。點(diǎn)評:點(diǎn)評:本題屬于楞次定律的拓展應(yīng)用范圍,通過感應(yīng)電流阻礙相對運(yùn)動和引起面積變化的兩個角度阻礙磁通量的變化,表明了感應(yīng)電流產(chǎn)生的“原因

32、”和“結(jié)果”之間的規(guī)律,對于以后關(guān)于應(yīng)用楞次定律的應(yīng)用提供了便利條件【例題】如圖所示,在條形磁鐵從圖示位置繞O1O2軸轉(zhuǎn)動 90的過程中,放在導(dǎo)軌右端附近的金屬棒 ab 將如何移動?O1 aO2 b解析:無論條形磁鐵的哪個極為 N 極,也無論是順時針轉(zhuǎn)動還是逆時針轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動 90過程中,穿過閉合電路的磁通量總是增大的(條形磁鐵內(nèi)、外的磁感線條數(shù)相同但方向相反,在線框所圍面積內(nèi)的總磁通量和磁鐵內(nèi)部的磁感線方向相同且增大。而該位置閉合電路所圍面積越大,總磁通量越小,所以為阻礙磁通量增大金屬棒 ab 將向右移動。4感應(yīng)電流(或感應(yīng)電動勢)的方向阻礙原電流的變化【例題】A 和 B 是兩個大小相同的環(huán)

33、形線圈,將兩線圈平行共軸放置,如圖 3 甲所示,當(dāng)線圈在A 中的電流 i1隨時間變化的圖像如圖乙所示時,若規(guī)定電流方向如圖甲所示的方向為正方向,則線圈B 中的電流 i2隨時間 t 變化的圖像是圖 4 中的:解析:在第一階段原電流減少,故線圈 B 中的磁場減弱,所以感應(yīng)電流磁場與原感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場方向相同;在第二階段,原電流反向增大,故線圈 B 中的磁場增強(qiáng),所以感應(yīng)電流磁場與原感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場方向相反。若根據(jù)感應(yīng)電流阻礙原電流的變化,第一階段,原電流反向減少,則感應(yīng)電流所原電流方向相同,即為負(fù)向;第二階段,原電流正向增加,則感應(yīng)電流與原電流方向相反,即感應(yīng)電流仍為負(fù)。所以正確選項為 D類型題:

34、類型題: 二次感應(yīng)問題二次感應(yīng)問題 一個回路中磁通量發(fā)生變化,在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,那么, (1)若此電流是變化的,則它會在鄰近的另一回路產(chǎn)生感應(yīng)電流;(2)若此電流是恒定的,則它不會在鄰近的另一回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流【例題】如圖所示,MN 和 PQ 為兩根足夠長的水平光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌電阻不計,變壓器為理想變壓器,現(xiàn)在水平導(dǎo)軌部分加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場,金屬棒 ab 與導(dǎo)軌電接觸良好,則以下說法正確的是( CD )A若 ab 棒勻速運(yùn)動,則 IR0,IC0B若 ab 棒勻速運(yùn)動,則 IR0,IC0C若 ab 棒在某一中心位置兩側(cè)做簡諧運(yùn)動,則 IR0,IC0D若 ab 棒做勻加速運(yùn)動,IR0,I

35、C0(泰州市(泰州市 2008 屆第一次聯(lián)考)屆第一次聯(lián)考)如圖所示,MN利 PQ 為處于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌,垂直導(dǎo)軌放置的金屬棒 ab 與導(dǎo)軌接觸良好,在水平金屬導(dǎo)軌之間加豎直向卜的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌的 N、Q 端按理想變壓器的初級線圈,理想變壓器的輸出端有三組次級線圈,分別接有電阻元件R、電感元件 L 和電容元件 C。若用 IR、IL、IC分別表示通過 R、L 和 C 的電流,不考慮電容器的瞬間充放電,則下列判斷中正確的是 BDA若 ab 棒勻速運(yùn)動,則LC0I0I =0RI 、B若 ab 棒勻加速運(yùn)動,則LC0I0I =0RI 、C若 ab 棒做加速度變小的加速運(yùn)動,則LC

36、0I =0I =0RI 、D若 ab 棒在某一中心位置附近做簡諧運(yùn)動,則LC0I0I0RI 、【例題】如圖 5 所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒 PQ、MN,當(dāng) PQ 在外力作用下運(yùn)動時,MN 在磁場力作用下向右運(yùn)動,PQ 所做的運(yùn)動可能是( )A、向右勻加速運(yùn)動B、向左勻加速運(yùn)動C、向右勻減速運(yùn)動D、向左勻減速運(yùn)動解析:當(dāng) MN 在磁場力作用下向右運(yùn)動,根據(jù)左手定則可在通過 MN 的電流方向為 M N,故線圈 B 中感應(yīng)電流的磁場方向向上;要產(chǎn)生該方向的磁場,則線圈 A 中的磁場方向向上,磁場感應(yīng)強(qiáng)度則減弱;磁場方向向下,磁場強(qiáng)度則增加。若是第一種情況,則 PQ 中感應(yīng)電流

37、方向 QP,且減速運(yùn)動,所以 PQ 應(yīng)向右減速運(yùn)動;同理,則向右加速運(yùn)動。故 BC 項正確。點(diǎn)評:點(diǎn)評:二次感應(yīng)問題是兩次利用楞次定律進(jìn)行分析的問題,能夠有效考查對楞次定律的理解是準(zhǔn)確、清晰。要注意:B 線圈中感應(yīng)電流的方向決定A 線圈中磁場的方向,B 線圈中電流的變化情況決定 A 線圈中磁通量的變化情況,把握好這兩點(diǎn)即可結(jié)合楞次定律順利解決此類問題第二模塊:法拉第電磁感應(yīng)定律第二模塊:法拉第電磁感應(yīng)定律夯實(shí)基礎(chǔ)知識夯實(shí)基礎(chǔ)知識法拉第電磁感應(yīng)定律:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。公式: ,其中 n 為線圈的匝數(shù)。tnE法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1

38、)的兩種基本形式:當(dāng)線圈面tnE積 S 不變,垂直于線圈平面的磁場 B 發(fā)生變化時,;當(dāng)磁場 B 不變,垂直于磁場的線圈tBSnE面積 S 發(fā)生變化時,。tSBnE(2)感應(yīng)電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率,與 的大小及 的大小沒有必然t聯(lián)系。(3)若為恒定(如:面積 S 不變,磁場 Bt均勻變化,或磁場 B 不變,面積 S 均勻ktB變化,) ,則感應(yīng)電動勢恒定。若為變ktSt化量,則感應(yīng)電動勢 E 也為變化量,計算tnE的是t 時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢,當(dāng)t0 時,的極限值才等于瞬時感應(yīng)電動勢。tnE5磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化率t(1)磁通量是指穿過某面積的磁感線的條數(shù),計

39、算式為,其中 為磁場 B 與線圈平面sinBSS 的夾角。(2)磁通量的變化指線圈中末狀態(tài)的磁通量與初狀態(tài)的磁通量之差,計2112算磁通量以及磁通量變化時,要注意磁通量的正負(fù)。(3)磁通量的變化率。磁通量的變化率是t描述磁通量變化快慢的物理量。表示回路中平均感應(yīng)電動勢的大小,是圖象上某點(diǎn)切線的斜率。t與以及沒有必然聯(lián)系。t6、對公式 E =Blv 的研究(1)公式的推導(dǎo)取長度為 1 的導(dǎo)體棒 ab ,強(qiáng)度垂直于磁場方向放在磁感強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)棒以速度 v 做垂直切割磁感線運(yùn)動時,棒中自由電子就將受到洛侖茲力 fb=evB 的作用,這將使的 a、b 兩端分別積累起正、負(fù)電荷而在棒中形

40、成電場,于是自由電子除受 fb作用外又將受到電場力 fc=eE,開始 a、b 兩端積累的電荷少,電場弱,fc小,棒兩端積累的電荷繼續(xù)增加,直至電場力與洛侖茲力平衡:fc=fB。由于 fB移動電荷,使得做切割磁感線運(yùn)動的 ab 棒形成一個感應(yīng)電源,在其外電路開路的狀態(tài)下,電動勢(感應(yīng)電動勢)與路端電壓相等,即 E=Uab-=El,于是由,便可得 E = lvBevBflelUefBabe(2)與公式 E =的比較。t當(dāng)把法拉第電磁感應(yīng)定律 E =中的理解t為切割導(dǎo)體在時間內(nèi)“掃過的磁通量”時,就可用tE =直接推導(dǎo)出。因此公式 E = lvB 實(shí)際上可以t理解為法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線

41、而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象這種特殊情況下的推論。一般地說,公式 E = lvB 只能用于計算導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。公式E =則可以用來計算所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)t生的感應(yīng)電動勢;但公式 E =只能用于計算在t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢,而公式 E = lvB 則既t可以用來計算某段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢,又可以用來計算某個時刻的瞬時感應(yīng)電動勢,只要把公式中的 v 分別以某段時間內(nèi)的平均速度或某個時刻的瞬時速度代入即可。(3)適用條件除了磁場必須是勻強(qiáng)的外,磁感強(qiáng)度 B、切割速度 v、導(dǎo)體棒長度 l 三者中任意兩個都應(yīng)垂直的,即這三個關(guān)系必須是同時成立的。Bv , vl , lB如有不垂直的情況,

42、應(yīng)通過正交分解取其垂直分量代入。(4)公式中 l 的意義公式 E = lvB 中 l 的意義應(yīng)理解為導(dǎo)體的有效切割長度。所謂導(dǎo)體的有效切割長度,指的是切割導(dǎo)體兩端點(diǎn)的連線在同時垂直于 v 和 B 的方向上的投影的長度。(5)公式中 v 的意義對于公式 E = lvB 中的 v,首先應(yīng)理解為導(dǎo)體與磁場間的相對速度,所以即使導(dǎo)體不動因則磁場運(yùn)動,也能使導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;其次,還應(yīng)注意到 v 應(yīng)該是垂直切割速度;另外,還應(yīng)注意到在“旋轉(zhuǎn)切割”這類問題中,導(dǎo)體棒上各部分的切割速度不同,此時的 v 則應(yīng)理解為導(dǎo)體棒上各部分切割速度的平均值,在數(shù)值上一般等于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體棒中點(diǎn)的切割速度。5、自感

43、現(xiàn)象1自感現(xiàn)象(1)當(dāng)閉合回路的導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時,導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這個電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫做自感現(xiàn)象。通電自感和斷電自感RR1SLA1A2LALBSL在課本中介紹通電過程產(chǎn)生的自感演示實(shí)驗中(如圖所示) ,先閉合 S,調(diào)節(jié) R1、R,使兩燈均正常發(fā)光。然后斷開 S。重新接通電路時可以看到,跟有鐵芯的線圈 L 串連的燈泡 A1卻是逐漸亮起來的,“逐漸”并不是一個緩慢的長過程, “逐漸”的時間實(shí)際是很短的,只是相對同時變化而言。介紹斷電過程產(chǎn)生的自感演示實(shí)驗中(如圖所示) ,接通電路,燈泡 A 正常發(fā)光。斷開電路

44、,可以看到燈泡 A 沒有立即熄滅,相反,它會很亮地閃一下 。這里很亮地閃一下是有條件的,即 S 接通時,流過線圈中的電流要大于流過燈泡中的電流,因為 S 斷開時,燈泡和線圈組成的回路中的電流,是以線圈中的原電流為初始電流,再減小到零的。(2)實(shí)質(zhì):由于回路中流過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(3)電流變化特點(diǎn):由于感應(yīng)電流總是阻礙線圈中自身電流的增大或減小,故其本身的電流的增大或減小總表現(xiàn)為一種“延緩”效應(yīng)。即電流變化的同時產(chǎn)生影響導(dǎo)體中電流變化的因素,此瞬時電流不會發(fā)生突變,而是較慢地達(dá)到那種變化。2、自感電動勢(1)概念:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。其效果表現(xiàn)為

45、延緩導(dǎo)體中電流的變化。(2)大?。簍ILE自自(3)方向:當(dāng)流過導(dǎo)體的電流減弱時,E自的方向與原電流的方向相同,當(dāng)流過導(dǎo)體的電流增強(qiáng)時,E自的方向與原電流的方向相反。3、自感系數(shù)(1)不同的線圈在電流變化快慢相同的情況下,產(chǎn)生的自感電動勢不同;在電學(xué)中,用自感系數(shù)來描述線圈的這種特性。用符號“L”表示。(2)決定因素:線圈的橫截面積越大、線圈越長、單位長度上的線圈匝數(shù)越多,自感系數(shù)越大;有鐵芯比無鐵芯時自感系數(shù)要大得多。(3)單位:享利,簡稱“享”,符號“H”。常用的有毫享(mH)和微享(H) 。1H103mH106H(4)物理意義:表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)的大小。數(shù)值上等于通過線圈的電流在

46、 1s 內(nèi)改變1A 時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。4、自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止(1)應(yīng)用:如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器,無線電設(shè)備中和電容器一起組成的振蕩電路等。利用自感現(xiàn)象,可以適當(dāng)?shù)卦龃笞愿邢禂?shù)。(2)危害及防止:在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路中,切斷電路的瞬時,會因產(chǎn)生很高的自感電動勢而出現(xiàn)電弧,從而危及工作人員和設(shè)備的安全,此時可用特制的安全開關(guān)。制作精密電阻時,采用雙線繞法,防止自感現(xiàn)象的發(fā)生、減小因自感而造成的誤差。也可以通過阻斷形成自感所必需的通路或設(shè)法減小自感系數(shù)來減少自感的危害。(二)日光燈原理燈燈管管啟啟動動器器鎮(zhèn)鎮(zhèn)流流器器2 22 20 0V V靜靜觸觸片片U U形形雙雙金金屬屬動動

47、觸觸片片氖氖氣氣1、啟動器:基本結(jié)構(gòu)如圖所示,它是利用氖管內(nèi)的氖氣放電產(chǎn)生輝光的熱效應(yīng)和雙金屬片的熱學(xué)特征,起著自動把電路接通或斷開的作用,相當(dāng)于一個自動開關(guān)。2、鎮(zhèn)流器:鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈,自感系數(shù)很大。在日光燈點(diǎn)燃時,利用自感現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時高壓加在燈管兩端,促使燈管里的低壓汞蒸氣放電,形成閉合電路;在日光燈正常工作時,利用自感現(xiàn)象,起著降壓限流的作用。3、日光燈的工作原理:電路結(jié)構(gòu)如圖所示,當(dāng)開關(guān)接通時,由于燈管里氣體受激發(fā)導(dǎo)電時需要比220V 高得多的電壓,此時燈管并沒有通電;電壓加在啟動器兩端,當(dāng)啟動器兩觸片間的電壓增加到某一數(shù)值時,啟動器里的氖氣放電而發(fā)出輝光,產(chǎn)生的熱量使啟動

48、器里 U 形動觸片膨脹張開,跟靜觸片接觸而把電路導(dǎo)通,于是鎮(zhèn)流器的線圈和日光燈的燈絲就有電流通過,電路導(dǎo)通后,啟動器中兩觸片間的電壓為零,啟動器里的氖氣停止放電,不產(chǎn)生輝光,U 形動觸片冷卻縮回,電路自動斷開。電路斷開的瞬間,由于鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小,會產(chǎn)生很大的自感電動勢,其方向與原先電流方向相同,即與原先加在燈管兩端的電壓方向相同。這個電動勢與原電壓加在一起形成了一個瞬時高壓,加在燈管兩端,使燈管中的氣體開始放電導(dǎo)通,氣體放電時產(chǎn)生的紫外線打到涂有熒光粉的管壁上,發(fā)出柔和的白光。當(dāng)日光燈正常工作時,燈管的電阻變得很小,只允許通過不大的電流。日光燈使用的是交變電流,其大小和方向都在不斷變化

49、。鎮(zhèn)流器中的線圈會產(chǎn)生一個自感電動勢,阻礙電流的變化。這時,鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用題型解析題型解析類型題:類型題: 法拉弟電磁感應(yīng)定律法拉弟電磁感應(yīng)定律 1導(dǎo)體棒切割磁感線【例題】 (山東省日照市(山東省日照市 2008 年年 3 月質(zhì)檢)月質(zhì)檢) “衛(wèi)星懸繩發(fā)電”是人類為尋找衛(wèi)星的新型電力能源供應(yīng)系統(tǒng)而進(jìn)行的實(shí)驗。假設(shè)在實(shí)驗中,用飛機(jī)拖著一根很長的金屬線(其下端懸掛一個金屬球,以保證金屬線總是呈豎直狀態(tài))在高空環(huán)繞地球飛行,且每次飛經(jīng)我國上空時都是由西北方向飛向東南方向,則下列說法正確的是 ABA這是利用運(yùn)動導(dǎo)線切割地磁場的磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理,金屬相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的繞組B該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生直

50、流電,且金屬線上端為正極C該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生直流電,且金屬線的上端為負(fù)極D該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電,當(dāng)飛機(jī)在北半球由西向東飛行時,金屬線的上端為其正極;當(dāng)飛機(jī)在南半球由西向東飛行時,金屬線的上端為其負(fù)極【例題】 (威海市(威海市 2008 年質(zhì)檢)年質(zhì)檢)如圖所示,矩形線圈處于勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)磁場分別按圖(1)圖(2)兩種方式變化時,t0時間內(nèi)線圈產(chǎn)生的電能及通過線圈某一截面的電量分別用 W1、W2、q1、q2表示,則下列關(guān)系式正確的是( A )AW1= W2 q1= q 2 BW1W2 q1= q 2CW1 W2 q1 W2 q 1 q 2【例題】 (日照市(日照市 2008 年質(zhì)檢)年質(zhì)檢)如圖所示,導(dǎo)

51、體棒和固定導(dǎo)軌良好接觸,與電阻 R 組成閉合回路處于豎直平面內(nèi),勻強(qiáng)磁場沿水平方向,并與導(dǎo)軌平面垂直。將長度相同、質(zhì)量不同的導(dǎo)體棒 ab 置于固定導(dǎo)軌上無初速釋放,導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場區(qū)域下落一段距離后將以某,一速度勻速運(yùn)動,這個速度稱為下落的終極速度。如果磁場區(qū)域足夠大,忽略導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌電阻及摩擦阻力,那么下列關(guān)于導(dǎo)體棒的終極速度 和它的重力大小 G 之間的關(guān)系圖線中正確的是 B【例題】 (青島市(青島市 2008 年質(zhì)檢)年質(zhì)檢)光滑水平面上放一邊長為 l 的正方形金屬框,有界勻強(qiáng)磁場的方向豎直向上,磁場區(qū)域的寬度為 L,且 Ll。金屬框在水平恒力 F 作用下沿水平做直線運(yùn)動,穿過磁場區(qū)域。已知

52、 ab 邊進(jìn)入磁場時,金屬框的加速度恰好為零,當(dāng) cd 邊離開磁場時即撤去恒力 F。則從線框的 ab 邊進(jìn)入磁場到 cd 邊離開磁場的過程中,線框的速度隨時間變化的圖象是( AC )【例題】 (青島市青島市 2008 屆第一次質(zhì)檢屆第一次質(zhì)檢)2006 年7 月 1 日,世界上海拔最高、線路最長的青藏鐵路全線通車,青藏鐵路安裝的一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號,以確定火車的位置和運(yùn)動狀態(tài),其原理是將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下面,如圖甲所示(俯視圖) ,當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時,線圈便產(chǎn)生一個電信號傳輸給控制中心線圈邊長分別為 l1和 l2,匝數(shù)為 n,線圈和傳輸線的電阻忽

53、略不計若火車通過線圈時,控制中心接收到線圈兩端的電壓信號 u 與時間 t 的關(guān)系如圖乙所示(ab、cd 均為直線) ,t1、t2、t3、t4是運(yùn)動過程的四個時刻,則火車( ACD )A在 t1t2時間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動B在 t3t4時間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動C在 t1t2時間內(nèi)加速度大小為21121()uunBl ttD在 t3 t4時間內(nèi)平均速度的大小為3412uunBl2線框中磁通量發(fā)生變化【例題】 (德州市(德州市 2008 屆質(zhì)檢)屆質(zhì)檢)穿過閉合回路的磁通量 隨時間 t 變化的圖像分別如下圖所示。下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述中正確的是:(D)A 圖中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變B

54、 圖中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大C 圖中回路 0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在 t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢D 圖中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大【例題】 (山東省濱州市(山東省濱州市 2008 年第二次質(zhì)檢)年第二次質(zhì)檢)等離子氣流由左方連續(xù)以速度射入 P1和 P2兩板0間的勻強(qiáng)磁場中,ab 直導(dǎo)線與 P1P2相連接,線圈A 內(nèi)有隨圖乙所示變化的磁場,且磁場 B 的正方向規(guī)定向左,如圖甲所示,則下列敘述正確的是( BD ) A01s 內(nèi),ab、cd 導(dǎo)線互相排斥B12s 內(nèi),ab、cd 導(dǎo)線互相吸引C23s 內(nèi),ab、cd 導(dǎo)線互相吸引D34s 內(nèi),ab、cd 導(dǎo)線互相排斥類型題:

55、類型題: 自感現(xiàn)象的應(yīng)用自感現(xiàn)象的應(yīng)用 【例題】 (德州市(德州市 2008 屆質(zhì)檢)屆質(zhì)檢)如圖所示,電阻 R1=3,R2=6,線圈的直流電阻不計,電源電動勢 E=5V,內(nèi)阻 r=1。開始時,電鍵 S 閉合,則ACA、斷開 S 前,電容器所帶電荷量為零B、斷開 S 前,電容器兩端的電壓為 10/3VC、斷開 S 的瞬間,電容器 a 板帶上正電D、斷開 S 的瞬間,電容器 b 板帶上正電【例題】 (泰州市(泰州市 2008 屆第二學(xué)期期初聯(lián)考)屆第二學(xué)期期初聯(lián)考)如圖所示,電路中 A、B 是規(guī)格相同的燈泡,L 是電阻可忽略不計的電感線圈,那么(AD)A合上 S,A、B 一起亮,然后 A 變暗后

56、熄滅B合上 S,B 先亮,A 逐漸變亮,最后 A、B 一樣亮C斷開 S,A 立即熄滅,B 由亮變暗后熄滅D斷開 S,B 立即熄滅,A 閃亮一下后熄滅【例題】 (煙臺市煙臺市 2008 屆第一學(xué)期期末考屆第一學(xué)期期末考)在生產(chǎn)實(shí)際中,有些高壓直流電路中含有自感系數(shù)很大的線圈,當(dāng)電路中的開關(guān) S 由閉合到斷開時,線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢,使開關(guān) S 處產(chǎn)生電弧,危及操作人員的人身安全。 為了避免電弧的產(chǎn)生,可在線圈處并聯(lián)一個元件,在如圖所示的方案中可行的是( B )【例題】 (泰安市泰安市 2008 年年 5 月模擬月模擬)在研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗中,用兩個完全相同的燈泡 a、b 分別與自感系數(shù)很大

57、的自感線圈 L 和定值電阻 R 組成如圖所示的電路(自感線圈的直流電阻與定值電阻R 的阻值相等) ,閉合開關(guān) S 達(dá)到穩(wěn)定后兩燈均可以正常發(fā)光。 關(guān)于這個實(shí)驗下面的說法中正確的是( C ) abLRA閉合開關(guān)的瞬間,通過 a 燈和 b 燈的電流相等B閉合開關(guān)后,a 燈先亮,b 燈后亮C閉合開關(guān),待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān),a、b 兩燈過一會同時熄滅D閉合開關(guān),待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān),b 燈先熄滅,a 燈后熄滅【例題】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。電鍵 K 從閉合狀態(tài)突然斷開時,下列判斷正確的有(AD)(A)a 先變亮,然后逐漸變暗(B

58、)b 先變亮,然后逐漸變暗(C)c 先變亮,然后逐漸變暗(D)b、c 都逐漸變暗【例題】如圖所示,當(dāng)電鍵 S 接通后,通過線圈 L 的電流方向是_, (填“從 a 到 b”或“從 b 到 a”,下同) ,通過燈泡的電流方向是_ _;電鍵 S 斷開的瞬間,通過線圈 L 的電流方向是_,通過燈泡的電流方向是_。LALBSL解析:本題考查自感電流的方向問題。由于自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣滿足楞次定律。要充分理解楞次定律中“阻礙”兩字的含義。當(dāng)電鍵閉合時,電源對燈泡和電感線圈組成的并聯(lián)電路供電,電流從電源的正極流出,從 a 經(jīng)電感線圈和燈泡流向 b。當(dāng)電鍵斷開的瞬間,L 中的電流不能突變?yōu)?/p>

59、零,所以線圈 L 中的電流流向仍是從 a 到 b,它相當(dāng)于是一個電源向電燈供電,流過燈的電流方向是從 b到 a。答案:題中四空應(yīng)依次填入:從 a 從 b,從 a從 b,從 a 到 b 和從 b 到 a。點(diǎn)評:通過本題的分析求解,我們可以得到一個結(jié)論:自感線圈在通電時起到電阻的作用,在斷電時起到電源的作用。在開關(guān)斷開的瞬間,不能認(rèn)為流過燈泡的電流不變。發(fā)生自感現(xiàn)象時, “阻礙電流的變化”是指“阻礙發(fā)生自感的導(dǎo)體所在支路的電流變化”?!纠}】如圖所示,是用于觀察自感現(xiàn)象的電路,設(shè)線圈的自感系數(shù)較大,線圈的直流電阻 RL與小燈泡的電阻 R 滿足 R LR則在電鍵 S 由閉合到斷開瞬間,可以觀察到 (

60、 C )A燈泡立即熄滅B燈泡逐漸熄滅,不會閃爍C燈泡有明顯的閃爍現(xiàn)象D燈泡會逐漸熄滅,但不一定有閃爍現(xiàn)象類型題:類型題: 日光燈原理日光燈原理 【例題】如圖所示為日光燈示教電路,L 為鎮(zhèn)流器,S 為啟動器,下列操作中,觀察到的正確現(xiàn)象是:()燈燈管管S SK K1 1K K2 2K K3 3abD DL LA、接通 K1,K2接 a,K3斷開,燈管正常發(fā)光B、燈管正常發(fā)光時,將 K2由 a 迅速接到 b,燈管將不再正常發(fā)光C、斷開 K1、K3,令 K2接 b,待燈管冷卻后再接通 K1,可看到 S 閃光,燈管不能正常發(fā)光D、取下 S,令 K2接 a,再接通 K1、K3,接通幾秒后迅速斷開 K3,

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