磁场电磁感应交流电
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交流电的产生原理
交流电的产生原理是利用电磁感应现象而实现的。
电磁感应是指导体在磁场中运动时会产生感应电动势的现象。
而交流电就是指电流方向定期地反转的电流。
交流电的产生有几种常见的方式。
第一种方式是通过旋转线圈在磁场中。
当一个线圈在磁场中旋转时,线圈内部的磁通量随着角度的变化而变化。
根据法拉第电磁感应定律,磁通量的变化会引起线圈内部的感应电动势。
当线圈的角速度与旋转频率相等时,感应电动势的大小和方向也发生周期性的变化,从而产生交流电。
这种产生交流电的装置叫做发电机。
第二种方式是通过交变磁场的作用。
当一个磁场的方向周期性地变化时,磁场中的导体会产生感应电动势。
这也是电磁感应现象的另一种表现形式。
可以利用这一原理来产生交流电。
一种常见的装置是变压器,它利用一个交变电源产生交变磁场,从而感应出交流电。
第三种方式是利用振荡电路。
振荡电路是由电容器和电感器组成的电流变化周期性的电路。
当电容器和电感器在不同的时间间隔内充放电时,电路中的电流大小和方向会周期性地变化。
这样就可以产生交流电。
振荡电路广泛应用于无线电和通信技术中。
通过以上方式,我们可以实现交流电的产生。
交流电具有频率可调、方便输送等优点,广泛应用于生活和工业中。
电磁学电磁感应与交流电电磁学是物理学中的一个重要分支,研究电荷与磁场之间的相互作用以及电流在电磁场中的行为。
其中,电磁感应与交流电是电磁学中的两个重要概念。
本文将分别从电磁感应和交流电两方面进行探讨。
一、电磁感应电磁感应是指当磁场的强度发生变化时,沿着磁场方向运动的导体中会产生感应电流。
电磁感应的基本原理是法拉第电磁感应定律,该定律描述了感应电动势与磁通量变化之间的关系。
在电磁感应中,磁场的强度发生变化是产生感应电动势的主要原因。
当导体与磁场相互运动或磁场的强度发生变化时,磁通量也会随之变化。
根据法拉第电磁感应定律,磁通量变化率与感应电动势成正比。
感应电动势的极性与磁通量变化率的方向有关,可以根据右手螺旋定则来确定。
除了磁场的强度变化外,导体的运动状态也会影响电磁感应效应。
当导体与磁场相对运动时,导体中会产生感应电流。
导体的速度越快,感应电流就越大。
二、交流电交流电是指电流方向和大小以一定规律周期性变化的电流。
在交流电中,电流的变化是由交流电源引起的,交流电源可以是交流电发电机。
交流电的基本特点是频率和振幅的变化。
在交流电中,频率表示单位时间内电流方向的变化次数,单位为赫兹(Hz)。
频率越高,电流方向变化的速度就越快。
振幅表示电流的最大值,通常用有效值来表示。
在交流电中,电流的大小是不断变化的,但是其平均值为零。
交流电的传输和应用离不开变压器。
变压器是一种基于电磁感应原理的电器设备,用于改变交流电的电压大小。
变压器由两个相互绝缘的线圈组成,通过磁场耦合实现电能的传输。
除了变压器之外,交流电在电力输送、家庭用电、电子设备等方面都有广泛应用。
交流电的传输效率高,可以通过变压器将电压升高或降低,满足不同场合的需求。
总结:电磁感应与交流电是电磁学中的重要内容。
电磁感应通过描述磁场变化引起的感应电动势,揭示了电磁场与导体相互作用的物理规律。
交流电则是电流方向和大小以一定规律周期性变化的电流,通过交流电源和变压器的配合,实现了电能的传输和应用。
电磁感应原理
电磁感应原理是电磁学中重要的基础理论之一,它揭示了磁场与电场之间的相互作用,揭示了电磁波的产生机制,以及电动势的本质。
电磁感应原理是指,在磁场中移动或变化的导体中会产生感应电动势和感应电流。
这个原理是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年发现的。
电磁感应原理的实验可以用一个导体线圈和一个磁场的强度,公式可以描述为:感应电动势ε= -N(dΦ/dt),其中Φ代表磁通量,N代表圈数,t代表时间。
这个公式表明,磁场的变化会导致感应电势的产生,而这个电势的大小与磁场变化的速率成正比。
如果磁场变化是以周期性方式进行的,那么导体中将会形成交流电。
电磁感应原理在实际应用中有着广泛的应用。
我们使用的电动机、发电机,电子设备中的变压器、感应加热器等都是基于电磁感应原理的工作原理。
在自然界中,地球磁场的变化也会导致宇宙射线经过大气层形成的电离层中产生电流,从而产生极光等自然奇观。
与电磁感应原理相关的一种重要现象是电磁感应现象。
电磁感应现象指的是在强磁场中移动或变化的导体中会产生感应电动势和感应电流,从而形成电荷分布。
这个现象被广泛应用于电力工程和通讯技术中。
在电力系统中,通过变压器,将一个电路的电压变换为另一个电路所需的电压,以确保电力系统的高效、安全运行。
在通讯技术中,感应现象可以用来制作变压器和感应线圈。
总之,电磁感应原理是电磁学中非常重要的基础理论之一,它描述了电磁场与导体的相互作用,揭示了电磁波的产生机制和电动势的本质。
在现代社会中,电磁感应原理广泛应用于电力工程、通讯技术和许多其他领域中,并为我们的生活和工作提供了许多方便和效率。
电磁感应一、磁通量:1.定义:匀强场中的磁通量:Φ=BS ⊥(S ⊥为垂直磁场方向的面积),B 又叫做磁通密度,在数值上等于穿过垂直磁场方向上单位面积的磁感线条数。
2.物理意义:穿过某一面积的磁感线条数。
标量,有正负,比较绝对值。
3.单位:韦伯wb4.注意合磁通问题5.平动中磁通量的变化6.转动中磁通量的变化二、产生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意研究电磁感应现象的演示实验(连成两个独立回路,大线圈与电流表相连,小线圈与电源相连)。
三、楞次定律:1.感应电流的磁场,总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。
即阻碍原磁通变化。
注意阻碍不等于阻止。
2.感应电流的磁场总要阻碍产生感应电流的导体和引起感应电流的导体间的相对运动。
3.由于电磁感应而产生的安培力总指向阻碍磁通量变化的方向或阻碍相对运动的方向。
4.感应电动势总要阻碍通过导体的电流的变化(自感)四、法拉第电磁感应定律与右手定则1.法拉第电磁感应定律:感应电动势的大小与穿过这一回路的磁通量变化率成正比。
tn E ∆∆Φ=2.对法拉第电磁感应定律的理解⑴感生电动势:处在变化磁场中的导体是电源,电源内部的电流方向由负极指向正极。
感生电动势产生的原因是变化的磁场产生感生(涡旋)电场。
若B=B 0±kt ,则E=nSk ;若Φ是正(余)弦规律变化的,则t ∆∆Φ是余(正)弦规律变化的。
Φ=0, t∆∆Φ不一定为零;反之亦然。
(2)动生电动势:切割磁感线的导体是电源,电源内部的电流方向由负极指向正极,用右手定则判断电源内部的电流方向。
动生电动势产生的原因在于电荷在洛仑兹力的作用下发生定向运动。
①E=Blv 的推导;②E=Blv 中,l 是有效长;v 是垂直磁场方向上的相对速度;③B 、l 、v 两两垂直,若有任意两个平行,则E=0;注意电路的连接和有势无流的情况。
④平动物体,v 为平均速率,则E 为平均感应电动势;v 为瞬时速率,E 为瞬时感应电动势。
专题06 电磁感应、交流电中的图像目录一.电磁感应中的图像问题综述 (1)二.根据Bt图像的规律,选择Et图像、It图像 (1)三.根据线圈穿越磁场的规律,选择E t-图像、U t-图像、I t-图像或E-x图像、 (2)U-x图像和I-x图像 (2)四.根据自感、互感的规律,选择E t-图像、U t-图像、I t-图像 (4)五.借助图像分析电磁感应三定则一定律 (5)六.应用图像分析电磁感应的综合问题 (6)七.交流电的变化规律图像的应用 (8)A.B.C.D.【典例分析2】(2023·北京西城·统考二模)如图1所示,一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中.若磁感应强度B随时间t按如图2所示的规律变化,设图中磁感应强度垂直纸面向里的方向为正方向,环中感应电流沿顺时针方向为正方向,则环中电流随时间变化的图象是()A.B.C.D.三.根据线圈穿越磁场的规律,选择E t-图像、U t-图像、I t-图像或E-x图像、U-x图像和I-x图像【分析要点】线框匀速穿过方向不同的磁场,在刚进入或刚出磁场时,线框的感应电流大小相等,方向相同.当线框从一种磁场进入另一种磁场时,此时有两边分别切割磁感线,产生的感应电动势正好是两者之和,根据E=BLv,求出每条边产生的感应电动势,得到总的感应电动势.由闭合电路欧姆定律求出线框中的感应电流,此类电磁感应中图象的问题,近几年高考中出现的较为频繁,解答的关键是要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、楞次定律、安培力公式等等知识,要知道当线框左右两边都切割磁感线时,两个感应电动势方向相同,是串联关系.【典例分析1】(2024上·四川攀枝花·高三统考期末)如图所示,在边长为2l的正三角形ABC区域内有垂直直面向外的匀强磁场,一边长为l的菱形单匝金属线框abcd的底边与BC在同一直线上,菱形线框的∠=。
使线框保持恒定的速度沿平行于BC方向匀速穿过磁场区域。
电磁感应和交流电的产生机制电磁感应是电磁学中一个重要的概念,它描述了电流产生磁场或磁场变化引起电流的现象。
而交流电则是一种在电路中流动的电流,其方向和大小都随时间变化。
那么,电磁感应和交流电是如何产生的呢?首先,我们需要了解电磁感应的基本原理。
根据法拉第电磁感应定律,当一个导体在一个磁场中运动时,会在导体两端引起电位差,从而产生电流。
这就是所谓的感应电流。
具体来说,当导体与磁场垂直运动时,感应电流的大小与导体的速度成正比;而当导体与磁场平行运动时,感应电流的大小与导体的长度成正比。
这个现象由于磁场线穿过闭合线圈时会引起线圈内的电流。
这种电磁感应的现象被广泛应用在发电机中。
发电机利用磁场线穿过线圈产生电流,通过旋转电磁铁(通常由大型涡轮与磁铁组成),使得磁场线与线圈交叉运动,从而产生交流电。
当电磁铁旋转时,磁场线会不断切割线圈,导致感应电流的产生。
这个原理也是交流电发电的基础。
而交流电的产生机制可以通过交变磁场的作用来解释。
在交变磁场中,磁场的大小和方向都会随时间的变化而改变。
在一个交变磁场中放置一个导线,磁场的变化会引起导线两端的电荷的分离,从而产生交流电。
这是由于磁场的变化会导致感应电流的产生,进而形成交流电。
这个现象也称为电磁感应现象。
交流电的特点是电流的方向和大小都会周期性地变化。
这是因为在交变磁场中,磁场线的方向和大小都会反复变化,进而引起导线两端电荷的反复分离。
这种周期性的电流变化就构成了交流电。
交流电的频率表示了单位时间内电流方向的变化次数,单位为赫兹(Hz)。
而交流电的幅值则表示了电流的最大值。
交流电在现代生活中起着重要的作用。
它被广泛应用在电力系统中,用于供电和传输电能。
而交流电还可以通过变压器进行变换,从而适应不同电压和功率的需要。
此外,交流电还广泛应用于电子设备、通信系统、照明和动力控制等领域。
综上所述,电磁感应和交流电的产生机制是密切相关的。
电磁感应是产生交流电的基础,而交流电又是在交变磁场中产生的。
十二、电磁感应1.★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流. (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0.(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.2.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:Φ=BS.如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′,即Φ=BS′,国际单位:Wb求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数.任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正.反之,磁通量为负.所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和.3.★楞次定律(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便.(2)对楞次定律的理解①谁阻碍谁———感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量.②阻碍什么———阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身.③如何阻碍———原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.④阻碍的结果———阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少.(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感).★★★★ 4.法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.表达式 E=nΔΦ/Δt当导体做切割磁感线运动时,其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ.当B、L、v三者两两垂直时,感应电动势E=BLv.(1)两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt 计算的是在Δt时间内的平均电动势,只有当磁通量的变化率是恒定不变时,它算出的才是瞬时电动势.E=BLvsin θ中的v若为瞬时速度,则算出的就是瞬时电动势:若v为平均速度,算出的就是平均电动势.(2)公式的变形①当线圈垂直磁场方向放置,线圈的面积S保持不变,只是磁场的磁感强度均匀变化时,感应电动势:E=nSΔB/Δt .②如果磁感强度不变,而线圈面积均匀变化时,感应电动势E=Nbδs/Δt .5.自感现象(1)自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.(2)自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢,自感电动势方向总是阻碍电流的变化.6.日光灯工作原理(1)起动器的作用:利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用,起动的关键就在于断开的瞬间.(2)镇流器的作用:日光灯点燃时,利用自感现象产生瞬时高压;日光灯正常发光时,利用自感现象,对灯管起到降压限流作用.7.电磁感应中的电路问题在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,将它们接上电容器,便可使电容器充电;将它们接上电阻等用电器,便可对用电器供电,在回路中形成电流.因此,电磁感应问题往往与电路问题联系在一起.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向. (2)画等效电路. (3)运用全电路欧姆定律,串并联电路性质,电功率等公式联立求解.8.电磁感应现象中的力学问题(1)通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用,电磁感应问题往往和力学问题联系在一起,基本方法是:①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.②求回路中电流强度.③分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向).④列动力学方程或平衡方程求解.(2)电磁感应力学问题中,要抓好受力情况,运动情况的动态分析,导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零,导体达稳定运动状态,抓住a=0时,速度v达最大值的特点.9.电磁感应中能量转化问题导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化,在回路中产生感应电流,机械能或其他形式能量便转化为电能,具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热,又可使电能转化为机械能或电阻的内能,因此,电磁感应过程总是伴随着能量转化,用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动(匀速直线运动或匀速转动),对应的受力特点是合外力为零,能量转化过程常常是机械能转化为内能,解决这类问题的基本方法是:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式.(3)分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程.10.电磁感应中图像问题电磁感应现象中图像问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)大小是否恒定.用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向,从而确定其正负,以及在坐标中的范围.另外,要正确解决图像问题,必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去,又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去,最终根据实际过程的物理规律进行判断.十三、交变电流1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电.2.正弦交流电 ----(1)函数式:e=E m sinωt (其中★E m =NBSω)(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大.(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=I m cosωt.. (4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
交流电的产生实验引言:交流电是一种周期性变化的电流,它在实际生活中有广泛的应用,如电力输送和通信等领域。
交流电的产生是许多物理定律的综合运用,包括法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律和欧姆定理等。
本文将介绍交流电的产生原理、实验准备、过程以及应用和其他专业性角度的讨论。
一、交流电的产生原理:交流电的产生是通过电磁感应原理实现的,根据法拉第电磁感应定律,当一个导体穿过或离开一个磁场时,会在该导体中产生感应电动势。
在交流电的产生中,一个发电机用于产生磁场,并将导线或线圈放入磁场中进行旋转。
导线或线圈与磁场相互作用,通过电磁感应产生电动势和电流,最终形成交流电。
二、实验准备:1. 发电机:选择一个合适的发电机,其产生的电压和频率符合实验需求。
2. 导线或线圈:选择合适的导线或线圈,这是产生电流的主要部分。
3. 磁场:一个稳定而均匀的磁场是实验的必需条件,可以使用恒定磁场装置或电磁铁。
4. 电表:用于测量交流电的电流和电压。
5. 连接线和插头:用于连接电路和将交流电输出。
三、实验过程:1. 搭建电路:将导线或线圈连接到发电机的输出端口,确保电路接触良好。
2. 启动发电机:启动发电机并调整其转速,使得产生的交流电满足实验要求。
3. 测量电流和电压:用电表分别测量电流和电压的数值,并记录下来。
4. 观察波形:将交流电接入示波器等设备中,观察交流电的波形特征,如频率、振幅和相位等。
5. 数据处理:根据测得的电流和电压数值,计算相关参数,如功率、电阻和电感等。
四、应用和其他专业性角度的讨论:交流电的产生实验不仅有助于理解交流电的产生原理,还与许多专业领域有关。
1. 电力工程:交流电是电力输送和供应的主要形式,通过交流电的产生实验,可以研究和优化发电机的设计和运行参数,实现更高效、可靠的电力供应。
2. 通信工程:交流电在通信设备和系统中广泛应用,通过交流电的产生实验,可以研究和改进通信线路的传输性能和信号处理等相关技术。
磁场与电磁感应:磁场的作用和电磁感应的规律磁场是指物体周围存在的空间中的磁力场,它可以对其他物体产生各种影响,同时也是电磁感应的基础。
电磁感应是指在磁场的作用下,导体内部会产生感应电流或感应电动势的现象。
磁场的作用和电磁感应的规律在物理学中有着广泛的应用和重要性。
首先,磁场对物体的作用可以体现在磁力的相互作用上。
当一个物体处于磁场中时,会受到磁力的作用。
根据洛伦兹力定律,当有电荷运动时,会受到磁场的力的作用。
这一现象在电动机、电磁铁等设备中得到了广泛应用。
例如,在电动机中,通电线圈产生的磁场与外部磁场相互作用,从而使电动机的转子转动。
在电磁铁中,通电线圈的磁场使得铁芯上的铁磁性物质被吸附住,实现了将电能转化为吸引力的过程。
其次,磁场对其他磁性物体的作用也是十分重要的。
当磁场作用于铁、镍、钴等铁磁性物质时,可以将它们磁化。
这种磁化现象被广泛应用于制造电磁铁、存储数据等领域。
例如,在磁带、硬盘等数据存储设备中,通过磁场的方向和强弱来记录和读取信息。
第三,电磁感应是磁场与导体相互作用的结果。
根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁通量发生改变时,会在导体中产生感应电流。
这一现象被广泛应用于发电机、变压器等设备中。
例如,在发电机中,通过磁场与线圈的相互作用,可以产生感应电流,从而将机械能转化为电能。
在变压器中,交流电的传输也依赖于电磁感应的原理。
此外,磁场和电磁感应还在生活中的许多应用中起到了重要的作用。
例如,磁场在指南针上使其指向地磁北极,从而被用于导航和定位。
在磁共振成像技术中,通过引入强磁场和一定频率的电磁辐射,可以获得人体和物体内部的影像信息,用于医学诊断。
在电磁感应的规律方面,除了法拉第电磁感应定律外,还有楞次定律和自感定律。
楞次定律指出,感应电流产生的磁场的磁通量方向与原磁场的变化趋势相对抗。
自感定律指出,当导体内部的磁场发生变化时,会在导体内部产生感应电动势,从而产生自感电流。
这些定律为我们研究电磁感应现象提供了准确的定量关系。
电磁感应的原理电磁感应现象是指当导体在磁场中运动或磁场本身发生变化时,导体中会产生电动势,从而在闭合电路中产生电流。
这一现象是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年首次发现的,是现代电磁学的基础之一。
电磁感应的原理可以用法拉第电磁感应定律来描述。
这个定律表明,一个闭合电路中的电动势(即感应电动势)与磁通量的变化率成正比。
数学表达式为:E = N(dΦ/dt)其中,E表示感应电动势,N表示线圈的匝数,Φ表示磁通量,t表示时间。
磁通量Φ是指通过一个面积的磁场线的总数。
它可以通过磁场强度B和面积A的乘积来计算,即Φ = B·A。
当磁通量发生变化时,就会在闭合电路中产生感应电动势。
电磁感应现象在我们的生活中有很多应用,例如发电机、变压器、电磁炉等。
发电机就是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
当导体在磁场中运动时,就会产生感应电动势,从而在闭合电路中产生电流。
变压器则是利用电磁感应原理改变交流电的电压。
电磁炉则是利用电磁感应原理产生热能,从而加热食物。
电磁感应的原理是现代电磁学的基础之一,它在我们生活中的应用非常广泛。
通过理解电磁感应的原理,我们可以更好地利用电磁现象为人类服务。
电磁感应的原理电磁感应的原理是现代科技领域中至关重要的基础理论之一,它揭示了电与磁之间的深刻联系。
当磁场中的磁通量发生变化时,会在闭合导体中产生电动势,这一现象称为电磁感应。
电磁感应的发现,不仅推动了电磁学的发展,也为我们带来了众多现代科技产品。
E = N(dΦ/dt)其中,E表示感应电动势,N表示线圈的匝数,Φ表示磁通量,t表示时间。
电磁感应现象在我们的生活中有很多应用。
例如,发电机就是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
当导体在磁场中运动时,就会产生感应电动势,从而在闭合电路中产生电流。
变压器则是利用电磁感应原理改变交流电的电压。
电磁炉则是利用电磁感应原理产生热能,从而加热食物。
电磁感应的原理还帮助我们理解了自然界中的一些现象,如地球磁场的形成、太阳风对地球磁场的影响等。
期末综合练习试卷一、选择题(在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.)(每题3分,共30分)1.如图,磁感线上a、b两点,下列说法正确的是A.一定是a点磁感强度大B.一定是b点磁感强度大C.可能是a、b两点磁感强度一样D.电子(不计其他力)可以从a点沿直线匀速运动到b点答案:CD2.关于对感抗的理解,下面说法正确的有A.感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用B.感抗仅与电源频率有关,与线圈自感系数无关C.电感产生感抗对交变电流有阻碍作用,但不会因此消耗电能D.感抗和电阻等效,对任何交变电流是一个确定的值答案:AC3.如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为A.F2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F2答案:A4.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是A.电场和磁场总是相互联系着,统称为电磁场B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波C.振荡电路发射电磁渡的过程,也就是向外传递能量的过程D.电磁波从真空进入介质,频率变小答案:C5.如图(a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则A.t1时刻N>GB.t2时刻N>GC.t1时刻N<GD.t1时刻N=G答案:AD6.一个理想变压器,原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2,正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2.已知n1>n2则A.U1>U2,P1<P2B.P1=P2,I1<I2C.I1<I2,U1>U2D.P1>P2,I>I2答案:BC7.对于照明电路中的“火线”与“地线”,错误的理解是A.进入每个家庭的二根输电线,火线即是某一相的端线,地线即是星形接法中的零线B.电路中的电流总是由火线流入,地线流出,因而开关要接在火线上C.正常情况下,地线电势为零,与大地没有电势差D.火线与地线间的电势差为220V,且总是火线的电势高答案:BD8.在LC振荡电路中,随电流的减小而减小的物理量是A.线圈中自感电动势的大小B.电容器两板间电压C.电容器两板间场强D.线圈中磁通量的大小答案:D9.如图,光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈冲人一匀强磁场,线圈全部进入磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,设磁场宽度大于线圈宽度,那么A.线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B.线圈在磁场中某位置停下C.线圈在未完全离开磁场时即已停下D.线圈完全离开磁场以后仍能继续运动,不会停下来答案:D10.交流发电机电枢线圈共N匝,转动时穿过线圈磁通量的最大值为φm,转动频率为f,则A.感应电动势的平均值为4fNφmB.感应电动势的最大值为2πNfφmC.磁通变化率的最大值φmD.感应电动势的有效值为2πNfφm答案:ABD二、填空题(每题4分,共24分)11.预言电磁波存在的科学家是________;首次用实验方法证实电磁波存在的科学家是________.答案:麦克斯韦;赫兹12.如图所示的LC振荡电路中电感线圈中的磁场能正在________(填“增加”或“减小”),再过Δt=()2/5π时电路中电容器LC极板间的电场方向向________(填“上”或“下”)答案:增加、上13.如图,理想变压器初级接220V正弦交流电,负载是一个阻值R=10omega的电阻,次级线圈b、c间匝数为10匝,当把电键S从b掷向c 后,通过R的电流增加了0.2A,则变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为________.答案:0.28Wb/s14.如图,AB、CD两条支路电阻相等,R是变阻器,L是带铁芯的线圈,合上S,稳定后再断开S,S断开瞬间,电流表A1读数________电流表A2读数(填“大于”、“小于”或“等于”,两表零刻线均在中央);C、D两点中电势较高的是________点.答案:等于D15.如图所示,半径为R 的圆形磁场区域,磁感强度为B ,质量为m 、带电荷量为e 的质子向圆心方向射人磁场,离开磁场时方向与入射方向的夹角为120°,则质子通过磁场的时间为________. 答案:πm /3Be16.如图,ab 两金属棒与平行导轨垂直,现用一平行于导轨的力F 拉a ,使a 、b 都沿导轨做匀速运动,a 、b 与导轨问摩擦力均为0.5N ,若回路的电功率为2W ,则a 和b 的速度差为________. 答案:4m /s三、计算题(共46分)17.(7分)在LC 振荡电路中,已知电容器的电容为C ,振荡电流i=I m sin ωt ,则此电路中线圈的自感系数L 为多少?若该电路发射的电磁波在某种媒介中的波长为lam ,则电磁波在这种媒介中传播的速度多大?答案:解:由i=I m sin ωt 可知,振荡电流的周期: T=ωπ2,即2πLC=ωπ2故L=C12ω由λ=vT 得该电磁波在介质中传播速度:πλωλ2Tv ==18.(7分)如图所示,质量为m 长度为L 的水平金属棒通过两根细金属丝悬挂在绝缘架MN 下面,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通过a→b的电流I 后将向外偏转α角重新平衡,求匀强磁场的磁感应强度.答案:解:设匀强磁场的磁感强度为B.当导体棒平衡时,受力如图,由平衡条件得: BIL=mgtan α B=ILmg tan α方向竖直向上19.(8分)在匀强磁场中有一个“∩”形导线框可绕OO'轴旋转,已知磁感强度B=52/πT ,线圈bc 边长20cm ,ab 、cd 长10cm ,转速为50rad /s ,若线框由图所示位置开始计时, (1)试写出线框中感应电动势瞬时值的表达式. (2)若线圈的电阻为3omega ,将一个“6V12W"的灯泡与线框两端相连接,小灯泡能正常发光吗?若不能正常发光,计算出小灯泡的实际功率.答案:解:(1)线框中产生感应电动势的最大值: E m =B ωS=B·2πn·S=1.02.050225⨯⨯⨯⨯ππ=102(V)感应电动势瞬时值表达式:e=102cos100πt(V) (2)灯泡的电阻R L =126P U 2L2L ==3omega由闭合电路欧姆定律可知电路中电流有效值:I=353310rR E =+=+ A灯泡两端的实际电压U=IR L =5V<U L 故灯泡不能正常发光.其实际功率: P L =IU=5×35=8.3W20.(8分)发电厂输出的交变电压为22kV ,输出功率为2.2×106W ,现在用户处安装一降压变压器,用户的电压为220V ,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22omega.求: (1)输电导线上损失的电功率; (2)变压器原、副线圈的匝数之比. 答案:解:输电线的总电流:I=361022102.2U P ⨯⨯==100A(1)输电线上的损失功率: ΔP 线=I 2R 线=1002×22=220kW (2)输电线上的损失电压: ΔU=IR 线=100×22=2200V则降压变压器初级线圈两端电压:U 1=U 正-ΔU=22×103-2200=19800V 由2121n n U U =得降压变压器的匝数比:22019800n n 21==90:121.(8分)如图所示,用长为L 的绝缘细线把小球悬挂起来做成一单摆,球的质量为m ,带电荷量为-q ,匀强磁场的磁感强度方向垂直纸面向里,大小为B.小球始终在垂直于磁场方向的竖直平面内往复摆动,其悬线和竖直方向最大夹角是60°.试计算小球通过最低点时对细线的拉力大小.答案:解:设小球通过最低点的速度大小为v ,由于摆动过程中只有重力做功,故机械能守恒.mgL(1-cos60°)=2mv 21v=()gL cos6012gL =︒- 小球在最低点由牛顿运动定律得gLqB2mg qBv Lvmmg F Lvm mg qBv F 22=+==-±22.(8分)如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef ,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab 搁在框架上,可无摩擦地滑动,此时abde 构成一边长为L 的正方形,棒的电阻为r ,其余部分电阻不计,开始时磁感强度为B 0. (1)若从t=O 时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为K ,同时保持棒静止,求棒中的感应电流. (2)在上述①情况中,棒ab 始终保持静止,当t=t 1s 末时需加的垂直于棒的水平拉力多大? (3)若从t=O 时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以恒定速度v 向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感强度应怎样随时间变化?(写出B 与t 的关系式) 答案:解:(1)由E=n t∆∆Φ得感应电动势:E=S tB ∙∆∆=KL2故棒中的感应电流:I=rKL rE 2=(2)在t=t 1s 末需加的垂直于棒的水平拉力:F=BIL=()rL KtB K rKBL 3103+=(3)欲使棒中不产生感应电流则必须使闭合回路的总磁通量不变,即: BL(L+vt)=B 0L 2 ∴B=vtL L B 0+。