電磁感應複習
第1課時電磁感應現象楞次定律
一、磁通量
1.定義:磁感應強度與面積的乘積,叫做穿過這個面的磁通量.
2.定義式:φ=bs.
說明:該式只適用於勻強磁場的情況,且式中的s是跟磁場方向垂直的面積;若不垂直,則需取平面在垂直於磁場方向上的投影面積,即φ=bs⊥=bssinθ,θ是s與磁場方向的夾角.
3.磁通量φ是標量,但有正負.φ的正負意義是:從正、反兩面哪個面穿入，若從一面穿入為正,則從另一面穿入為負.
4.單位:韋伯,符號:wb.
5.磁通量的意義:指穿過某個面的磁感線的條數.
6.磁通量的變化:δφ=φ2-φ1,即末、初磁通量之差.
(1)磁感應強度b不變,有效面積s變化時,則
δφ=φ2-φ1=b·δs.
(2)磁感應強度b變化,磁感線穿過的有效面積s不變時,則δφ=φ2-φ1=δb·s.
(3)磁感應強度b和有效面積s同時變化時,則δφ=φ2-φ1=b2s2-b1s1.
【】面積為s的矩形線框abcd,處在磁感應強度為b的勻強磁場中(磁場區域足夠大),磁場方向與線框平面成θ角,如圖9-1-1所示,當線框以ab為軸順時針轉900過程中,穿過 abcd 的磁通量變化量
二、電磁感應現象
1.電磁感應現象:當穿過閉合電路的磁通量發生變化時,電路中有感應電流產生,這種利用磁場產生電流的現象叫做電磁感應.
2.產生感應電流的條件
表述1:閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動.
表述2:穿過閉合電路的磁通量發生變化,即δφ≠0,閉合電路中就有感應電流產生.
3.產生感應電動勢的條件
穿過電路的磁通量發生變化.
電磁感應現象的實質是產生感應電動勢.如果迴路閉合,則有感應電流;如果迴路不閉合,則只有感應電動勢而無感應電流.
說明:產生感應電動勢的那部分導體相當於電源.
【】下列圖中能產生感應電流的是[ ]
三、感應電流方向的判斷
1.右手定則:伸開右手,讓大拇指跟其餘四指垂直,並且都跟手掌在同一平面內,讓磁感線從手心垂直進入,大拇指指向導體運動方向,其餘四指所指的方向就是感應電流的方向.
2.楞次定律
內容:感應電流具有這樣的方向,就是感應電流產生的磁場,總是要阻礙引起感應電流的磁通量變化.
3.判斷感應電流方向問題的思路
運用楞次定律判定感應電流方向的基本思路可歸結為:「一原、二感、三電流」,即為
(1)明確原磁場:弄清原磁場方向及磁通量的變化情況;
(2)確定感應磁場:即跟據楞次定律中的「阻礙」原則,結合原磁場磁通量變化情況,確定出感應電流產生的感應磁場的方向;
(3)判定感應電流方向:即根據感應磁場的方向,運用安培定則判斷出感應電流的方向.
即據原磁場(φ原方向及δφ情況
確定感應磁場(b感方向判斷感應電流
(i感方向).
說明:1.楞次定律是普遍規律,適用於一切電磁感應現象,而右手定則只適用於導體切割磁感線運動的情況,此種情況用右手定則判定比用楞次定律判定更簡便.
2.右手定則與左手定則的區別:抓住因果關係才能無誤.「因動而電」—— 用右手;「因電而動」——用左手.
【】在水平面上有一不規則的多邊形導線框,面積為s=20cm2,在豎直方向加以如圖9-1-2所示的磁場,則下列說法中正確的是(方向以豎直向上為正)( c )
a.前2s內穿過線框的磁通的變化為δφ=0
b.前1s內穿過線框的磁通的變化為δφ=-30wb
c.第二個1s內穿過線框的磁通的變化為δφ=-3x10-3wb
d.第二個1s內穿過線框的磁通的變化為δφ= -1x10-3wb
二、感應電流方向的判定
感應電流方向的判定方法:
方法一:右手定則(部分導體切割磁感線)
方法二:楞次定律
【】某實驗小組用如圖9-1-3所示的實驗裝置來驗證楞次定律.當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時,通過電流計的感應電流方向是( )
b.先a→→b,後b→→a
c.先b→→a
d.先b→→a,後a→→b
【】如圖9-1-4所示,用一根長為l質量不計的絕緣細桿與乙個上弧長為、下弧長為d0的金屬線框的中點鏈結並懸掛於o點,懸點正下方存在乙個上弧長為2、下弧長為2d0的方向垂直紙面向裡的勻強磁場,且 d0<力,下列說法正確的是(( d
a.金屬線框進入磁場時感應電流的方向為
a→b→c→d→a
b.金屬線框離開磁場時感應電流的方向為
a→d→c→b→a
c.金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等
d.金屬線框最終將在磁場內做簡諧運動
三、楞次定律推論的應用
在實際問題的分析中,楞次定律的應用可拓展為以下四個方面
1 阻礙原磁通量的變化,即「增反減同」;
2 阻礙相對運動,即「來拒去留」;
3 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢,即「大
小小大」;
4 阻礙導體中原來的電流發生變化,即「自
感現象」.
【】如圖9-1-5所示,ab是乙個可以繞垂直於紙面的軸 o轉動的閉合矩形導體線圈,當滑動變
阻器r滑片 p自左向右滑的過程中,線圈ab將(b )
a.靜止不動
b.順時針轉動
c.逆時針轉動
d.發生轉動,但電源的極性不明,無法確定轉動方向
四、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的綜合應有
解決此類問題的關鍵是抓住因果關係
①因電而生磁(i→b)→安培定則
②因動而生電(v、b→i感)→右手定則
③因電而受力(i、b→f安)→左手定則
【】在圖9-1-6中，cdef為閉合線圈，ab為電阻絲.當滑動變阻器的滑動頭向下滑動時，線圈cdef中的感應電流在g處產生的磁感強度的方向是「·」時，電源的哪一端是正極？
【】1.兩圓環a、b置於同一水平面上,其中a為均勻帶電絕緣環,b為導體環.當a以如9-1-7所示的方向,繞中心轉動的角速度發生變化時,b中產生如圖所示的感應電流,則( bc )
可能帶正電且轉速減小
可能帶正電且轉速增大
可能帶負電且轉速減小
可能帶負電且轉速增大
【】2.電阻r、電容器c與一線圈連成閉合迴路,條形磁鐵靜止於線圈的正上方,n極朝下,如圖9-1-8所示.現使磁鐵開始自由下落,在n極接近線圈上端的過程中,流過r的電流方向和電容器極板的帶電情況是( d )
a.從a到b,上極板帶正電
b.從a到b,下極板帶正電
c.從b到a,上極板帶正電
d.從b到a,下極板帶正電
【】如圖9-1-12所示,線框面積為s,線框平面與磁感應強度為b的勻強磁場方向垂直.則穿過線框平面的磁通量為bs;若使線框繞軸oo轉過600的角,則穿過線框平面的磁通量為 bs/2 ;若從初始位置轉過900角,則穿過線框平面的磁通量為0;若從初始位置轉過1800角,則穿過線框平面的磁通量變化量大小為2bs.若將單匝線框換成50匝線框,上述各空的結果將不變(填「變化」或「不變」).
第二課時法拉第電磁感應定律
一、感應電動勢
在電磁感應現象中產生的電動勢叫感應電動勢, 產生感應電動勢的那部分導體相當於電源,其電阻相當於電源內電阻.電動勢是標量,為了區別反電動勢,可以約定電動勢的方向就是電源內部電流的方向.
二、感應電動勢的大小
1.法拉第電磁感應定律
(1)內容:電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.
(2)公式:
(3)公式說明
①上式適用於迴路中磁通量發生變化的情形,迴路不一定閉合.
②感應電動勢e的大小與磁通量的變化率成正比,而不是與磁通量的變化量成正比,更不是與磁通量成正比.要注意與δф和φ三個量的物理意義各不相同,且無大小上的必然關係.
③當由磁場變化引起時,常用來計算;當由迴路面積變化引起時,常用來計算.
④由算出的是時間內的平均感應電動勢,一般並不等於初態與末態電動勢的算術平均值.
2.導體切割磁感線產生的感應電動勢
(1)公式:e=blvsinθ
(2)對公式的理解
①公式只適用於一部分導體在勻強磁場中做切割磁感線運動時產生的感應電動勢的計算,其中l是導體切割磁感線的有效長度,θ是向量b和v方向間的夾角,且l與磁感線保持垂直(實際應用中一般只涉及此種情況).
②若θ=900,即b⊥v時,公式可簡化為e=blv,此時,感應電動勢最大;若θ=00,即b∥v時,導體在磁場中運動不切割磁感線,e=0.
③若導體是曲折的,則l應是導體的有效切割長度,即是導體兩端點在b、v所決定平面的垂線上的投影長度.
④公式e=blv中,若v為一段時間內的平均速度,則e亦為這段時間內感應電動勢的平均值;若v為瞬時速度,則e亦為該時刻感應電動勢的瞬時值.
⑤直導線繞其一端在垂直勻強磁場的平面內轉動,產生的感應電動勢運用公式e=bl計算時,式中是導線上各點切割速度的平均值, ,所以
3.反電動勢
反電動勢對電路中的電流起削弱作用.
【】乙個200匝、面積為20cm2的線圈,放在磁場中, 磁場的方向與線圈平面成300角, 若磁感應強度在0.05s內由0.1t增加到0.
5t，則0.05s始末通過線圈的磁通量分別為 wb和 wb;在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量為 wb;磁通量的平均變化率為 wb/s;線圈中的感應電動勢的大小為 v.
【】如圖所示，閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度的大小隨時間變化。下列說法
①當磁感應強度增加時，線框中的感應電流可能減小
②當磁感應強度增加時，線框中的感應電流一定增大
③當磁感應強度減小時，線框中的感應電流一定增大
④當磁感應強度減小時，線框中的感應電流可能不變
其中正確的是（）
a.只有②④正確 b.只有①③正確
c.只有②③正確 d.只有①④正確
【】一飛機在北半球的上空以速度v水平飛行，飛機機身長為a，翼展為b；該空間地磁場磁感應強度的水平分量為b1，豎直分量為b2；駕駛員左側機翼的端點用a表示，右側機翼的端點用b表示，用e表示飛機產生的感應電動勢，則（）
且a點電勢低於b點電勢
且a點電勢高於b點電勢
且a點電勢低於b點電勢
且a點電勢高於b點電勢
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