物理竞赛电磁感应
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电磁感应【拓展知识】1.楞次定律的推广 (1)阻碍原磁通量的变化; (2)阻碍(导体的)相对运动; (3)阻碍原电流的变化。
2.感应电场与感应电动势磁感应强度发生变化时,在磁场所在处及周围的空间范围内,将激发感应电场。
感应电场不同于静电场:(1)它不是电荷激发的,而是由变化的磁场所激发;(2)它的电场线是闭合的,没有起止点。
而静电场的电场线是从正电荷出发终止于负电荷;(3)它对电荷的作用力不是保守力。
如果变化的磁场区域是一个半径为R 的圆形,则半径为r 的回路上各点的感应电场的场强大小为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∆∆•≤∆∆•=.,2;,22R r tB r R R r tBr E φ方向沿该点的切线方向。
感应电场作用于单位电荷上的电场力所做的功就是感应电动势。
【试题赏析】1.如图所示,在一无限长密绕螺线管中,其磁感应强度随时间线性变化(tB∆∆=常数),求螺线管内横截面上直线段MN 的感应电动势。
已知圆心O 到MN 的距离为h 、MN 的长为L 以及tB∆∆的大小。
解:求感生电动势有两种方法。
(1)根据电动势的定义:某一线段上的感生电动势等于感生电场搬运单位正电荷沿此段运动时所做的功。
在MN 上任选一小段l ∆,O 点到l ∆距离为r ,l ∆处的感E ρ如图4-4-8所示,与l ∆的夹角为θ,感生电场沿l ∆移动单位正电荷所做的功为θ∆=∆cos l E A 感, 而t B r E ∆∆=2感则θ∆⋅∆∆=∆cos 2l t Br A而 h r =θcos故 lt B h A ∆∆∆=∆2把MN 上所有l ∆的电动势相加,t Bhl l t B ∆∆=∆∆∆=ε∑2121(2)用法拉第定律求解。
连接OM ,ON ,则封闭回路三角形OMN 的电动势等于其所包围的磁通量的变化率。
lhBBS 21==Φ t B hlt ∆∆=∆∆Φ=ε21OM 和ON 上各点的感生电场感E ρ均各自与OM 和ON 垂直,单位正电荷OM 和ON上移动时,感生电场的功为零,故OM 和ON 上的感生电动势为零,封闭回路OMNO 的电动势就是MN 上的电动势。
第三讲 磁场§3.1 基本磁现象由于自然界中有磁石(43O Fe )存在,人类很早以前就开始了对磁现象的研究。
人们把磁石能吸引铁`钴`镍等物质的性质称为磁性。
条形磁铁或磁针总是两端吸引铁屑的能力最强,我们把这吸引铁屑能力最强的区域称之为磁极。
将一条形磁铁悬挂起来,则两极总是分别指向南北方向,指北的一端称北极(N 表示);指南的一端称南极§3图I ∆L 点的那么0称为真空的磁导率。
下面我们运用毕——萨定律,来求一个半径为R ,载电流为I 的圆电流轴线上,距圆心O 为χ的一点的磁感应强度在圆环上选一I l ∆,它在P 点产生的磁感应强度2020490sin 4r lI r l I B ∆πμ=∆πμ=∆ ,其方向垂直于I l ∆和r 所确定的平面,将B分解到沿OP 方向//B ∆和垂直于OP 方向⊥∆B ,环上所有电流元在P 点产生的⊥∆B 的和为零,r Rr l I B B ⋅∆=∆=∆20//4sin ,πμαπ⋅μ=∆μ=∆R RIl RI B 23030//为R 示n 3小。
从图中可看到:磁力线是无头无尾的闭合线,与闭合电路互相套合。
磁感线是一簇闭合曲线,而静电场的电感线是一簇不闭合的曲线(或者是从正电荷到图3-2-5负电荷,或者是从正电荷到无穷远处,从无穷远处到负电荷)。
这是一个十分重要的区别,凡是感线为闭合曲线的场都不可能是保守场。
磁感强度是一个矢量,如果两个电流都对某处的磁场有贡献,就要用矢量合成的方法。
如果有a 、b 两根长直通电导线垂直于纸面相距r 放置,电流的大小I I a =,I I b 2=(图3-2-6)那么哪些位置的磁感强度为零呢?在a 、b 连线以外的位置上,两根导线上电流所产生的磁感强度a B 和b B 的方向都不在一直线 上,不可能互相抵消;在a 、b 连线上,a 左边或b 右边的位置上,a B 和b B 的方向是相同的,也不可能互相抵消;因此只有在a 、b 中(33内。