电磁感应现象和感应电流方向
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法拉第电磁感应定律感应电流方向-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方式编写:在物理学中,法拉第电磁感应定律被视为描述电磁现象的基本定律之一。
它揭示了磁场对电路中的导体产生感应电流的基本原理。
该定律由英国科学家迈克尔·法拉第于1831年首次提出,对于我们理解电磁感应现象和应用于各种电器和设备中起着重要作用。
法拉第电磁感应定律的核心概念是磁通量的变化对于感应电流的产生具有决定性作用。
磁通量是指磁场通过某个平面的总磁场量,它的变化是通过改变磁场强度、面积或者磁场方向来实现的。
当磁通量发生变化时,根据法拉第电磁感应定律,会在导体中产生感应电流。
本文将从多个方面来探讨法拉第电磁感应定律以及感应电流的方向。
首先,我们将介绍法拉第电磁感应定律的基本原理以及他在实际应用中的重要性。
其次,我们将讨论电磁感应产生的感应电流的一般特征,并探讨感应电流方向和大小与磁通量变化的关系。
然后,我们将分析影响感应电流方向的因素,如磁场强度的变化和导体的运动状态等。
最后,我们将总结法拉第电磁感应定律在不同领域中的应用,并展望未来对感应电流方向的研究方向。
通过对法拉第电磁感应定律的深入研究,我们可以更好地理解电磁感应现象,并在实际应用中充分利用电磁感应产生的感应电流。
正确认识感应电流方向的规律,对于我们设计和改进各种电器设备,提高能源利用效率具有重要意义。
同时,深入研究感应电流方向的规律也将推动电磁学领域的进一步发展,促进科学技术的创新和应用。
通过本文的探讨和分析,我们期望能够为读者提供对于法拉第电磁感应定律和感应电流方向的全面理解,并对其应用和未来研究提供一定的启示。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来展开对法拉第电磁感应定律感应电流方向的讨论。
首先,引言部分将概述本文要探讨的内容,简要介绍法拉第电磁感应定律以及感应电流的产生和相关的概念。
同时,我们将明确本文的目的以及将要呈现的内容。
接下来,正文部分将包括四个主要的部分。
感应电流产生的条件和方向的判断一. 教学内容:感应电流产生的条件和方向的判断1. 电磁感应现象(1)利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫感应电流。
(2)产生感应电流的条件:穿过闭合电路中的磁通量发生变化。
(3)磁通量变化的几种情况:①闭合电路的面积不变,磁场变化;②磁场不变,闭合电路面积发生变化;③线圈平面与磁场方向的夹角发生变化;④磁场和闭合回路面积都变化(一般不涉及)。
2. 感应电流的方向(1)右手定则:伸开右手,使拇指与四指在同一平面内且跟四指垂直,让磁感线垂直穿入手心,使拇指指向导体的运动方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)楞次定律①内容:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
②意义:确定了感应电流的磁场方向与引起感应电流的原磁场方向间的关系,当电路中原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当电路中原磁场的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同,这一关系可概括为“增反,减同”。
③应用楞次定律判断感应电流方向的步骤:(i)查明电路中的磁场方向;(ii)查明电路中的磁通量的增减;(iii)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向;(iv)由安培定则判断感应电流的方向。
④楞次定律的另一种表述:感应电流的效果总反抗引起感应电流的原因。
说明:①右手定则是楞次定律的特殊情况,它的结论和楞次定律是一致的,当导体做切割磁感线运动时,用右手定则判断感应电流的方向比用楞次定律简便。
②左手定则用于判断磁场对电流的作用力的情况,右手定则用于判断导体切割磁感线产生感应电流的方向。
二. 难点分析:正确理解楞次定律的关键是正确理解“阻碍”的含义。
(1)谁起阻碍作用?要明确起阻碍作用的是“感应电流的磁场”;(2)阻碍什么?感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”,而不是阻碍原磁场,也不是阻碍原磁通量;(3)怎样阻碍?当引起感应电流的磁通量(原磁通量)增加时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相反,感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加。
物理总复习:电磁感应现象 感应电流方向的判断【考纲要求】1、知道磁通量的变化及其求解方法,理解产生感应电流、感应电动势的条件;2、理解楞次定律的基本含义与拓展形式;3、理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同,并能在实际问题中熟练运用。
【知识网络】【考点梳理】考点一、磁通量1、定义: 磁感应强度B 与垂直场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,BS φ=。
如果面积S 与B 不垂直,如图所示,应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S '。
即cos BS φθ'=。
2、磁通量的物理意义: 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。
3、磁通量的单位:Wb 211Wb T m =⋅。
要点诠释:(1)磁通量是标量,当有不同方向的磁感线穿过某面时,常用正负加以区别,这时穿过某面的磁通量指的是不同方向穿过的磁通量的代数和。
另外,磁通量与线圈匝数无关。
磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负。
穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量。
(2)磁通量的变化21φφφ∆=-,它可由B 、S 或两者之间的夹角的变化引起。
4、磁通量的变化要点诠释:(一)、磁通量改变的方式有以下几种(1)线圈跟磁体间发生相对运动,这种改变方式是S 不变而相当于B 变化。
(2)线圈不动,线圈所围面积也不变,但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。
(3)线圈所围面积发生变化,线圈中的一部分导体做切割磁感线运动。
其实质也是B 不变,而S 增大或减小。
(4)线圈所围面积不变,磁感应强度也不变,但二者间的夹角发生变化,如在匀强磁场中转动矩形线圈。
(二)、对公式BS φ=的理解在磁通量BS φ=的公式中,S 为垂直于磁感应强度B 方向上的有效面积,要正确理解 φ、B 、S 三者之间的关系。
(1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的,如图(a ),当线圈面积由S 1变为S 2时,磁通量并没有变化。
物理总复习:电磁感应现象 感应电流方向的判断【考纲要求】1、知道磁通量的变化及其求解方法,理解产生感应电流、感应电动势的条件;2、理解楞次定律的基本含义与拓展形式;3、理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同,并能在实际问题中熟练运用。
【知识网络】【考点梳理】考点一、磁通量1、定义: 磁感应强度B 与垂直场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,BS φ=。
如果面积S 与B 不垂直,如图所示,应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S '。
即cos BS φθ'=。
2、磁通量的物理意义: 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。
3、磁通量的单位:Wb 211Wb T m =⋅。
要点诠释:(1)磁通量是标量,当有不同方向的磁感线穿过某面时,常用正负加以区别,这时穿过某面的磁通量指的是不同方向穿过的磁通量的代数和。
另外,磁通量与线圈匝数无关。
磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负。
穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量。
(2)磁通量的变化21φφφ∆=-,它可由B 、S 或两者之间的夹角的变化引起。
4、磁通量的变化要点诠释:(一)、磁通量改变的方式有以下几种(1)线圈跟磁体间发生相对运动,这种改变方式是S 不变而相当于B 变化。
(2)线圈不动,线圈所围面积也不变,但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。
(3)线圈所围面积发生变化,线圈中的一部分导体做切割磁感线运动。
其实质也是B 不变,而S 增大或减小。
(4)线圈所围面积不变,磁感应强度也不变,但二者间的夹角发生变化,如在匀强磁场中转动矩形线圈。
(二)、对公式BS φ=的理解在磁通量BS φ=的公式中,S 为垂直于磁感应强度B 方向上的有效面积,要正确理解 φ、B 、S 三者之间的关系。
(1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的,如图(a ),当线圈面积由S 1变为S 2时,磁通量并没有变化。
一、 感应电流产生的条件:1.电磁感应现象:能产生感应电流的现象称电磁感应现象。
2.产生感应电流的条件: 电路闭合;回路中磁通量发生变化;S B ∆=Φ-Φ=∆Φ12BS ∆=S B ∆∆=二、 感应电流方向的判定:1.右手定则:让磁力线穿过手心,大拇指指向导体的运动方向,四指所指的方向就是感应电流的方向。
例:在一个匀强磁场中有一个金属框MNOP ,且MN 杆可沿轨道滑动。
(1) 当MN 杆以速度v 向右运动时,金属框内有没有感应电流?(2) 若MN 杆静止不动而突然增大电流强度I ,金属框内有无感应电流?方向如何?2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(1) 阻碍的理解: 阻碍变化—— 增反减同阻碍不等于阻止,阻碍的是磁通量变化的快慢 阻碍相对运动(敌进我退,敌退我扰)O N MP(2) 应用楞次定律判断感应电流的方法:① 明确原磁场(B 原)方向;② 分析磁通量(ф)的变化;③ 确定感应电流的磁场(B 感)方向,④ 用右手螺旋法则判定感应电流(I 感)的方向。
例:磁通量的变化引起感应电流。
三、 法拉第电磁感应定律:1.在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势,不管电路闭合与否,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势。
闭合 感应电动势 有电流断开 感应电动势 无电流(1)tn ∆∆Φ=ε (感应电动势与磁通量的变化律成正比)——平均电动势 (2) (3) 自感电动势:tI L ∆∆=ε L 为自感系数(①线圈面积;②匝数;③铁芯。
)电流强度增大时,感应电动势的方向与电流方向相反;电流强度减小时,感应电动势的方向与电流方向相同;阻碍的是电流的变化,电流将继续增大到应该达到的值。
注:自感现象是楞次定律“阻碍”含义的另一体现。
(4) 电磁感应现象中的能量守恒:① 向上平动、向下平动;② 向左平动、向右平动;③ 以AB 为轴向外转动;④ 以BC 为轴向外转动; ⑤ 以导线为轴转动;判断上列情况下的感应电流方向,若两导线呢?I P O M N MN 杆匀速向右运动: BLv t tL v B t S B t =∆∆=∆∆=∆∆Φ=ε (使用于B 、L 、v 相互垂直)(L 为有效长度) v BL =ε 即即=BLv εa b大家再看这个图,ab 杆以速度v 向右运动切割磁力线,ab 杆上产生的感应电流方向是b →a ,在产生感应电流的同时,就会受到磁场对它的力的作用,安培力的方向是垂直于导线向左,为保证ab 向右匀速做切割磁力线运动就必须对ab 施加一个与安培力大小相等,方向相反的外力F 的作用,这样外力F 就要克服安培力做功,维持导体ab 匀速运动。
电磁感应现象和感应电流方向〖教学结构〗当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中产生感应电流。
磁通量发生变化的原因可能是闭合电路的一部分做切割磁感线的运动,可能是闭合电路处于变化的磁场中,我们可能把前者叫做动生电流,把后者叫做感生电流。
电路中有感应电流时,一定有感应电动势;有感应电动势时,不一定有感应电流。
当电路不闭合时,有感应电动势也不能形成电流;当电路在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向平移时,尽管某一部分电路中有感应电动势,由于电动势的总和为零,电路中也不能形成电流。
判断感应电流(或感应电动势)的方向,可用楞次定律或右手定则,它们是一致的。
通常对于动生电流,用右手定则比较方便;对于感生电流,则要用楞次定律。
对于动生电流的情况,哪部分电路做切割磁感线运动,哪部分电路就是电源,因此四指所指方向既是感应电流方向(如果电路是闭合的),也是由低电势指向高电势的方向。
用楞次定律判断感应电流(或感应电动势)时,其电流方向也是从从低电势指向高电势的。
楞次定律是服从能量守恒定律的。
当由于某种原因使电路中的磁通量发生变化,从而产生感应电流时,电路的部分导体(或全部)会受到安培力,可能在安培力作用下做某种形式的运动,由楞次定律我们可以判断,部分电路的受力情况或运动情况一定是反抗电路中磁通量变化的。
如一闭合线圈保持水平“姿态”从一竖直放置的条形磁铁上方沿磁铁轴线向下落,这时线圈中的磁通量先增大后减小,有感应电流产生,线圈受到安培力。
无论磁铁的哪个磁极向上,线圈受到的安培力一定阻碍磁通量先增大后减小,因此除过磁铁中心位置外,线圈受到的安培力总是向上的。
用这样的方法判断物理现象,往往比较快捷。
〖解题点要〗例1 (90年考题)一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为磁感强度B 的正方向,线圈中的箭头为电流i 的正方向(如图11-1所示)。
已知线圈中感应电流i 随时间变化的图象如图4-2所示。
则磁感强度B 随时间的变化的图象可能是t/s 0 图11-1 图11-2 图11-3 B B B Btt t tA B C D解答:用楞次定律判断正误。
电流的方向与电磁感应的关系在物理学中,电流和电磁感应是两个非常重要的概念。
电流是指电荷在单位时间内通过导体的数量,而电磁感应则是指磁场变化引起的电压。
在这篇文章中,我们将探讨电流的方向如何与电磁感应之间存在关系。
1. 电流的方向在讨论电流的方向之前,我们先来了解一下电荷的属性和运动。
根据库仑定律,同种电荷相互之间的作用是斥力,而异种电荷之间的作用则是引力。
根据电荷的正负性质,我们将电流分为正电流和负电流。
1.1 正电流正电流是指电荷流动的方向与电荷携带者的正电荷相同。
在导体中,正电流的方向被定义为从高电位到低电位,或者从正极到负极。
1.2 负电流负电流是指电荷流动方向与电荷携带者的负电荷相同。
在导体中,负电流的方向被定义为从低电位到高电位,或者从负极到正极。
2. 电磁感应电磁感应是指磁场变化引起的电压。
根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁通量发生变化时,导体两端会产生感应电动势。
这可以通过磁场的变化率来表示。
2.1 磁通量磁通量是指磁场通过一个平面的数量。
它可以用数学公式表示为Φ = B·A·cosθ,其中B表示磁场的强度,A表示平面的面积,θ表示磁场与平面法线的夹角。
2.2 法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁通量发生变化时,导体两端会产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
3. 电流方向与电磁感应的关系在导体中,当电流通过时,会产生磁场。
根据右手定则,我们可以确定电流所产生的磁场的方向。
而根据法拉第电磁感应定律,磁场的变化会引起感应电动势。
3.1 电流方向与磁场方向根据右手定则,我们可以得知电流方向决定了电流所产生的磁场的方向。
如果电流方向是正的,则磁场方向是顺时针的;反之,如果电流方向是负的,则磁场方向是逆时针的。
3.2 电磁感应与电流方向关系根据法拉第电磁感应定律,磁场的变化引起的感应电动势的方向与磁场变化的方向相反。
因此,根据电流产生的磁场方向,我们可以推断出感应电动势的方向。
物理总复习:电磁感应现象 感应电流方向的判断【考纲要求】1、知道磁通量的变化及其求解方法,理解产生感应电流、感应电动势的条件;2、理解楞次定律的基本含义与拓展形式;3、理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同,并能在实际问题中熟练运用。
【知识网络】【考点梳理】考点一、磁通量1、定义: 磁感应强度B 与垂直场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,BS φ=。
如果面积S 与B 不垂直,如图所示,应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S '。
即cos BS φθ'=。
2、磁通量的物理意义: 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。
3、磁通量的单位:Wb 211Wb T m =⋅。
要点诠释:(1)磁通量是标量,当有不同方向的磁感线穿过某面时,常用正负加以区别,这时穿过某面的磁通量指的是不同方向穿过的磁通量的代数和。
另外,磁通量与线圈匝数无关。
磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负。
穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量。
(2)磁通量的变化21φφφ∆=-,它可由B 、S 或两者之间的夹角的变化引起。
4、磁通量的变化要点诠释:(一)、磁通量改变的方式有以下几种(1)线圈跟磁体间发生相对运动,这种改变方式是S 不变而相当于B 变化。
(2)线圈不动,线圈所围面积也不变,但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。
(3)线圈所围面积发生变化,线圈中的一部分导体做切割磁感线运动。
其实质也是B 不变,而S 增大或减小。
(4)线圈所围面积不变,磁感应强度也不变,但二者间的夹角发生变化,如在匀强磁场中转动矩形线圈。
(二)、对公式BS φ=的理解在磁通量BS φ=的公式中,S 为垂直于磁感应强度B 方向上的有效面积,要正确理解 φ、B 、S 三者之间的关系。
(1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的,如图(a ),当线圈面积由S 1变为S 2时,磁通量并没有变化。
电磁感应现象和感应电流方向〖教学结构〗当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中产生感应电流。
磁通量发生变化的原因可能是闭合电路的一部分做切割磁感线的运动,可能是闭合电路处于变化的磁场中,我们可能把前者叫做动生电流,把后者叫做感生电流。
电路中有感应电流时,一定有感应电动势;有感应电动势时,不一定有感应电流。
当电路不闭合时,有感应电动势也不能形成电流;当电路在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向平移时,尽管某一部分电路中有感应电动势,由于电动势的总和为零,电路中也不能形成电流。
判断感应电流(或感应电动势)的方向,可用楞次定律或右手定则,它们是一致的。
通常对于动生电流,用右手定则比较方便;对于感生电流,则要用楞次定律。
对于动生电流的情况,哪部分电路做切割磁感线运动,哪部分电路就是电源,因此四指所指方向既是感应电流方向(如果电路是闭合的),也是由低电势指向高电势的方向。
用楞次定律判断感应电流(或感应电动势)时,其电流方向也是从从低电势指向高电势的。
楞次定律是服从能量守恒定律的。
当由于某种原因使电路中的磁通量发生变化,从而产生感应电流时,电路的部分导体(或全部)会受到安培力,可能在安培力作用下做某种形式的运动,由楞次定律我们可以判断,部分电路的受力情况或运动情况一定是反抗电路中磁通量变化的。
如一闭合线圈保持水平“姿态”从一竖直放置的条形磁铁上方沿磁铁轴线向下落,这时线圈中的磁通量先增大后减小,有感应电流产生,线圈受到安培力。
无论磁铁的哪个磁极向上,线圈受到的安培力一定阻碍磁通量先增大后减小,因此除过磁铁中心位置外,线圈受到的安培力总是向上的。
用这样的方法判断物理现象,往往比较快捷。
〖解题点要〗例1 (90年考题)一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为磁感强度B 的正方向,线圈中的箭头为电流i 的正方向(如图11-1所示)。
已知线圈中感应电流i 随时间变化的图象如图4-2所示。
则磁感强度B 随时间的变化的图象可能是t/s 0 图11-1 图11-2 图11-3 B B B Btt t tA B C D解答:用楞次定律判断正误。
从图11-2可知,在第一个0.5s 内,感应电流是负方向即逆时针方向的,用楞次定律可知,此时原磁场的磁感强度应是正方向增大或负方向减小。
在图11-3中,A 是负方向增大,B 是负方向增大,C 、D 是正方向增大的,所以A 错,B 、C 、D 可能是正确的。
在第二、第三个0.5s ,感应电流是正方向的,根据楞次定律,原磁场的磁感强度是负方向减小或正方向增大,而图11-3中的B 在第三个0.5s 内与题意不符,所以是错的,C 、D 是对的。
依次判断,可知C 、D 在各时间段中,磁感强度的变化都能产生图11-2所示的电流,因此C 、D 正确。
选CD 。
例2 (91年高考题)M 和N 是饶在一个环形铁芯上的两个线圈,饶法和线路如图所示。
现将开关K 从a 处断开,然后合向b 处,在此过程中,通过电阻R 2的电流方向是A. 先由c 流向d ,后又由c 流向dB. 先由c 流向d ,后又由d 流向cC. 先由d 流向c ,后又由d 流向cD. 先由d 流向c ,后又由c 流向d解答:在开关从a 处断开随后合向b 处的过程中,原线圈中的电流(设为正方向)先在正方向减小,接着在负方向增大,铁芯中磁场的变化方向是一致的,流过R 2的电流方向不变,因此认为电流方向改变的B 、D 是错的。
当开关断开时,环形铁芯中的磁通量减小,按照楞次定律和右手螺旋法则,流过R 2的电流从c 到d ,因此C 错、A 对。
选A 。
例3 (92年上海高考题)在水平面上有一固定的U 形金属框架,框架上置一金属杆ab ,如图11-5所示(纸面即水平面),在垂直纸面方向有一匀强磁场,则A. 若磁场方向垂直纸面向外并增长时,杆ab 将向右移动B. 若磁场方向垂直纸面向外并减少时,杆ab 将向右移动C. 若磁场方向垂直纸面向里并增长时,杆ab 将向右移动D. 若磁场方向垂直纸面向里并减少时,杆ab 将向右移动解答:方法一、当匀强磁场方向垂直纸面向外并增长时,用右手定则可知金属杆ab 中产生从a 流向b 的感应电流,用左手定则可判定ab 杆受到的安培力与杆垂直并向左,因此杆ab 向左移动,故选项A 错。
R 1R 2 a b 图11-4图11-5用同样的方法可判定C 错,B 、D 正确。
方法二、无论磁场方向是垂直纸面向里还是向外,只要磁场增长,穿过闭合回路的磁通量增大,由感应电流引起的安培力都要反抗磁通量的增大,因此安培力向左;当磁场减小时,由感应电流引起的安培力都要反抗磁通量的减小,因此安培力向右。
所以选B 、D 。
〖同步练习〗1、如图11-6所示,在匀强磁场中放置两个同心、同平面的弹性金属环,磁场方向与环面垂直。
当磁场突然减弱时,在环内产生较强的电流,则可能发生的是 ( )A. 内环收缩,外环扩张B. 外环收缩,内环扩张C. 两环都扩张D. 两环都收缩2、一条形磁铁自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,如图11-7所示。
在下图中较正确反应线圈中电流I 随时间变化的图象是( )3、如图11-9所示,导线ab 沿金属导轨运动使电容器充电,设磁场是匀强磁场,且右边回路电阻不变,若使电容器带电量恒定且上极板带正电,则ab 的运动情况是 ( )A. 匀速运动B. 匀加速向左运动C. 变加速向左运动D. 变加速向右运动4、如图11-10所示,水平放置的光滑杆上套有A 、B 、C 三个金属环,其中B 接电源,在接通电源的瞬间,A 、C 两环( )A. 都被B 吸引B. 都被B 排斥C. A 被吸引,B 被排斥D. A 被排斥,B 被吸引i i i itt t tA B C D abC图11-10 图11-8图11-6 图11-9 图11-7图5、如图11-11所示,在一U形磁铁下面放一个铜盘,铜盘和磁铁都可以饶OO'轴自由转动,两磁极靠近铜盘,但不接触。
当磁铁饶轴转动时,铜盘将( )A. 以相同的转速与磁铁同向转动B. 以较小的转速与磁铁同向转动C.D. 以较小的转速与磁铁反向转动I6、如图11-12所示,Q为用毛皮摩擦过的橡胶圆盘,由于它的转动,使得金属环P中产生了如图所示的感应电流,则Q盘的转动情况是( )A. 顺时针加速转动B. 逆时针加速转动C. 顺时针减速转动D. 逆时针减速转动第二节感应电动势〖教学结构〗法拉第电磁感应定律给出了感应电动势的计算方法ε=∆φ/∆t。
当磁通量随时间均匀变化(φ与时间是一次函数关系,或电路所围面积不变,磁感强度B与时间是一次函数关系)时,感应电动势是常数。
当φ随时间按正弦函数或其它非线性函数变化时,ε的瞬时值与φ的瞬时变化律成正比。
求某段时间内的平均电动势时,用这段时间内的磁通量的变化律。
当导体在磁场中做切割磁感线的运动时,由法拉第电磁感应定律可推导出ε=Blv sin θ,式中L是导体切割磁感线的有效长度,即在磁场中的、导体长度在垂直于速度v方向的射影的长度,θ是磁场和速度v之间的夹角。
当导体与磁场平行时,感应电动势为零;当导体与磁场垂直时,感应电动势为BLv。
〖解题点要〗例1 (98年考题)如图11-13所示,一宽40cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的速度v=20m/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行,取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反应感应电流随时间变化规律的是图11-14中的图11-11 图11-12A B C D解答:当一个边进入磁场时,它切割磁感线产生感应电动势ε=BLv,由于是匀速运动,ε为常数,线框电阻不变,电流I=BLv/R也是常数。
经2s时间,线框完全进入磁场,这时有两个与磁场边界平行的边都切割磁感线,产生相反的电动势,故电流为零,再经过1s时间,进入磁场时切割磁感线的边将离开磁场,第3秒内只有另一边切割磁感线,产生电动势,大小是BLv,所以此时电流与第1秒内电流大小相等,方向相反。
所以C选项对,B、A、D三选项均不对。
选C。
例2 (96年考题)图11-15中abcd为一边长为L的具有质量的刚性导线框,位于水平面内,bc边中串有电阻R,导线的电阻不计,虚线表示一匀强磁场区域的边界,它与线框的ab边平行,磁场区域的宽度为2L,磁感强度为B,方向竖直向下,线框在一垂直于ab边的水平恒定拉力作用下,沿光滑水平面运动,直到通过磁场区域。
已知ab边刚进入磁场时,线框就变为匀速运动,此时通过电阻R的电流的大小为i0,试在图11-16的i-x坐标上定性画出:从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中,流过电阻R的电流i的大小随ab边位置坐标x 变化的曲线。
分析和解答:在ab边刚进入磁场区域时,导线框做匀速直线运动,此时恒定拉力与导线框的ab边受到的安培力大小相等、方向相反。
由于速度v不变,感应电动势及感应电流不变,直到cd边进入磁场。
因此ab的坐标在0-L段上时,感应电流的大小保持i0不变。
当cd边进入磁场时,cd边和ab边产生大小相等、方向相反(在一个回路中)的感应电动势,合电动势为零,所以感应电流为零,但由于安培力为零,而外力保持不变,导线框加速运动。
当ab边走出磁场而cd边还在磁场中,即其坐标在2L-3L之间时,导线框的速度比刚进入磁场时大,因此安培力方向仍与恒定外力方向相反,但比外力大,导线框做减速运动。
由于v减小,所以感应电动势、感应电流随时间减小。
感应电流减小,进一步使安培力减小、导线框的加速度减小,速度的变化率减小,从而感应电流的变化律减小,因此在2L-3L段上,感应电流呈向上凹的减小趋势。
当cd段走出磁场时,无感应电流。
感应电流随位置变化的曲线如图11-17所示。
dcRixi图11-14图11-15图11-16〖同步练习〗1、矩形线框abcd 以恒定速度向右通过一个有理想边界的匀强磁场区域,如图11-18所示。
已知ab 边的电阻大于cd 边的电阻,bc 边和ad 边的电阻可忽略不计。
线圈经过图中Q 、P 两个位置时,电压表的示数分别设为U 1和U 2,则 A. U 1 >U 2 B. U 1 =U 2 C. U 1 <U 2 D. 无法判定2、图11-19中表示用单位长度的电阻为R 0的硬导线折成的回路,∆abc 是边长为l 的等边三角形,ab 、ac 固定不动,活动边bc 与固定边接触良好。
垂直于回路平面有一指向纸里的均匀变化的匀强磁场,其磁感强度B 与时间的关系是B t =B 0+kt ,其中k 为正值,B 0为一常数。
为保持bc 边不发生移动,对它所施加的外力的大小是________;方向是_______。