法拉第电磁感应定律专题(高清图)
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成功只在一瞬间—法拉第电磁感应定律倾向于概念法拉第电磁感应定律是电磁学中的一条基本定律,跟变压器、电感元件及多种发电机的运作有密切关系。
定律指出:任何封闭电路中感应电动势的大小,等于穿过这一电路磁通量的变化率此定律于1831年由迈克尔·法拉第发现,约瑟·亨利则是在1830年的独立研究中比法拉第早发现这一定律,但其并未发表此发现。
故这个定律被命名为法拉第定律。
1820年H.C.奥斯特发现电流磁效应后,有许多物理学家便试图寻找它的逆效应,提出了磁能否产生电,磁能否对电作用的问题。
1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强度时,偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。
1824年,阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验,发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转,但磁针的旋转与铜盘不同步。
稍滞后,电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象,但由于没有直接表现为感应电流,当时未能予以说明。
1825年,科拉顿做了这样一个实验,他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈,来观察在线圈中是否有电流产生。
但是在实验时,科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响,他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想,反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的),插入磁铁后,如果有电流,跑到另一间房里观察也来得及就这样,科拉顿开始了实验。
然而,无论他跑得多快,他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。
科拉顿失败了。
科拉顿的这个失败,是一个什么样的失败呢?后人有各种各样的议论。
有人说这是一次“成功的失败”。
因为科拉顿的实验装置设计得完全正确,如果磁铁磁性足够强,导线电阻不大,电流计十分灵敏,那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时,电流计的指针确实是摆动了的。
也就是说,电磁感应的实验是成功了,只不过科拉顿没有看见,他跑得还是“太慢”,连电流计指针往回摆也没看见,有人说,这是一次“遗憾的失败”。
法拉第电磁感应定律(第5讲)倾向于专题
单杆平动切割专题
1.(2003沪)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场出磁场,如图中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。
现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移所示,则在移出过程中线框一边a 、b 两点间的电势差绝对值最大的是
A. B. C. D.
2.(2009上海)如图,金属棒ab 置于水平放置的U 形光滑导轨上,在ef 右侧存在有界匀强磁场B ,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef 左侧的无磁场区域cdef 内
有一半径很小的金属圆环L ,圆环与导轨在同一平面内。
当金属棒ab 在水平恒力F 作用下从磁场左边界ef 处由静止开始向右运动后,圆环L 有_____(填收缩、
扩张)趋势,圆环内产生的感应电流______(填变大、变小、不变)。
3.(2009山东)如图所示,一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路。
虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀
强磁场。
方向垂直于回路所在的平面。
回路以速度v 向右匀速进入磁场,直径CD 始络与MN 垂直。
从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止,下列结论正确的是
A .感应电流方向不变
B .CD 段直线始终不受安培力
C .感应电动势最大值E m =Bav
D .感应电动势平均值Bav
E π4
1
=
4.(2010新课标)如图所示,两个端面半径同为R 的圆柱铁芯同轴水平放置,相对
的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场。
一铜质细直棒ab 水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直。
让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R 时铜棒中电动势大小为E 1,下落距离为0.8R 时电动势大小为E 2。
忽略涡流损耗和边缘效应。
关于E 1、E 2的大小和铜棒离开
磁场前两端的极性,下列判断正确的是 A .E 1>E 2,a 端为正 B .E 1>E 2,b 端为正 C .E 1<E 2,a 端为正 D .E 1<E 2,b 端为正
5.(2007四川)如图所示,矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同
的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时
A .线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流
B .线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势
C .线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同,都是 a →b →c →d
D .线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力
B M
N
6.(2007四川)如图所示,P 、Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,间距为L 1,处在竖直向下、
磁感应强度大小为B 1的匀强磁场中。
一导体杆ef 垂直于P 、Q 放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动。
质量为m 、每边电阻均为r 、边长为L 2的正方形金属框abcd 置于竖直平面内,两顶点a 、b 通过细导线与导轨相连,磁感应强度大小为B 2的匀强磁场垂直金属框向里,金属框恰好处于静止状态。
不计其余电阻和细导线对a 、b 点的作用力。
⑴通过ab 边的电流I ab 是多大?⑵导体杆ef 的运动速度v 是多大? ⑴2
243L B mg I ab =
⑵212143L L B B mgr
v =
单杆转动切割专题 7.(2005天津)将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l ,它在磁感
应强度为B 、方向如图的匀强磁场中匀速转动,转速为n ,导线在a 、b 两处
通过电刷与外电路连接,外电路有额定功率为P 的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为 A. (2πl 2nB )2/P
B.2(πl 2nB )2/P
C. (l 2nB )2
/2P D. (l 2nB )2/P 8.(2009宁夏)如图所示,一导体圆环位于纸面内,O 为圆心。
环内两个圆心角为90º的扇形区域内分别
有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与纸面垂直。
导体杆OM 可绕O 转动,M 端通过滑动触点与圆环良好接触。
在圆心和
圆环间连有电阻R 。
杆OM 以匀角速度ω逆时针转动,t =0时恰好在图示
位置。
规定从a 到b 流经电阻R 的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从t =0开始转动一周的过程中,电流随ωt 变化的图象是
9. 在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直长度为L 金属杆aO ,已知ab=bc=cO=L/3,a 、c 与磁场中以O 为圆心的同心圆(都为部分圆弧)
金属轨道始终接触良好.一电容为C 的电容器接在轨道上,如图所示,当金属杆在与磁场垂直的平面内以O 为轴,以角速度ω顺时针匀速转动时:( ) A.U ac =2U b0
B.
U ac =2U ab
C.电容器带电量Q 24
9BL C ω=
D.若在eO 间连接一个电压表,则电压表示数为零 R
t t t P
地磁场专题
10.(1999全国)图为地磁场磁感线的示意图.在北半球地磁场的竖直分量向下。
飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变。
由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。
设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2
A.若飞机从西往东飞,U1比U2高
B.若飞机从东往西飞,U2比U1高
C.若飞机从南往北飞,U1比U2高
D.若飞机从北往南飞,U2比U1高
11.(2004全国Ⅱ)一直升飞机停在南半球的地磁极上空。
该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。
直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。
螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示。
如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则
A.ε=πfl2B,且a点电势低于b点电势
B.ε=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
C.ε=πfl2B,且a点电势高于b点电势
D.ε=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
12.(2010全国)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5×10-5T。
一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。
设落潮时,海水自西向东流,流速为2m/s。
下列说法正确的是
A.电压表记录的电压为5mV B.电压表记录的电压为9mV
C.河南岸的电势较高D.河北岸的电势较高
13.在北半球,地磁场的水平分量由南向北,竖直分量竖直向下。
北京平安大街上,某人骑车从东往西,则下列说法正确的是
①自行车左车把的电势比右车把的电势高
②自行车左车把的电势比右车把的电势低
③图中辐条AB此时A端比B端的电势高
④图中辐条AB此时A端比B端的电势低
A .①④ B. ②③ C. ①③ D. ②④。