电磁感应、交变电流.

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1、电磁感应、交变电流 巩固练习 1.如图所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直， 且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电 流，下列做法中可行的是（ ） A、以ab为轴转动 B、以bd边为轴转动（转动的角度小于60） C以bd边为轴转动90后，增大磁感强度 D、以ac为轴转动（转动的角度小于60） 2我国已经制定了登月计划。假如宇航员登月后想探测 一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一 个小线圈，则下列推断正确的是 A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁 场的有无 B将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动， 如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场 C

2、将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运 动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场 D将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内 沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无 磁场 3. （2005年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）现将电池组、滑线 变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接 ，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当 他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针和右 偏转。由此可以判断 A.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动，都能引 起电流计指针向左偏转 B.线圈A中铁芯和上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向

3、 右偏转 C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左 或匀速向右滑动，都能使电流计指 针静止在中央 D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未 知，故无法判断电流计指针偏转的 方向 【例】如图所示，平行的长直导线P、Q中 通过同方向、同强度的电流，矩形导线框 abcd与P、Q处在同一平面中，从图示中 的位置I向右匀速运动到位置，关于在这 一过程中线框中的电流方向，正确的结论 是（ ） A沿abcda方向不变 B沿adcba方向不变 C由沿abcda方向变为沿adcba方向 D由沿adcba方向变为沿abcda方向 【例】一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平 位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已

4、知线 圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置 时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分 别为 位置 位置 A逆时针方向 逆时针方向 B逆时针方向 顺时针方向 C顺时针方向 顺时针方向 D顺时针方向 逆时针方向 练习:如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合 矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸 外向纸内看，线框ab将（ ） A保持静止不动 B逆时针转动 C顺时针转动 D发生转动，但电源极性不明， 无法确定转动方向 N S 感应电流的磁场阻碍 导体间的相对运动 来拒去留 遵循能量守恒定律 感应电流的磁场对导 体的作用如何 【例】如图所示，固定在水平面内

5、的两光滑平行金属导轨M 、N，两根导体棒中P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回 路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ） AP、Q将互相靠拢 BP、Q将互相远离 C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g 右手定则 应用时要特别注意四指指向是电源内部电流的方向因 而也是电势升高的方向。 伸开右手，让大拇指跟其余四指 垂直，并与手掌在同一平面内，让磁 感线垂直(或斜着)穿过掌心，大拇指 指向导体运动的方向，其余四指所指 的方向就是感应电流的方向. 闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产 生的感应电动势与感应电流的方向判定 楞次定律 1.磁通量 =BS，单位：1Wb=1Tm2=1V s 2.

6、磁通量是标量，但有正负，有抵消问题。 3.磁通量的变化量： =BS= S B =B2 S2 B1 S1 4.磁通量的变化率： （S有磁场穿过 的垂直磁场的有 效面积） 1.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。 注意平均电动势、瞬时电动势的计算方法 感应电动势大小 2.公式 3. B不变： S不变： 例.如图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用 0.05s，第二次用0.1s，设插入方式相同，试求： (1)两次线圈中平均感应电动势之比？ (2)两次线圈之中平均电流之比？ 例.A、B两闭合线圈为同样导线绕 成且均为10匝，半径rA=2rB ，内

7、有 如图所示的有理想边界的匀强磁场 ，若磁场均匀减小，则A、B环中 的感应电动势之比AB= ， 产生的感应电流之比 IAIB 。 例.漆包线是在粗细均匀的细铜丝表面浸绝 缘漆制成的导线。取一段漆包线绕制成一个 n匝半径为R的平面线圈，并将线圈的两端 连在一起成闭合线圈，将这个线圈放在匀强 磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图所 示。磁场的磁感应强度随时间均匀变化，这 时线圈中的电流设为I。为了使线圈中的电 流减半，下列措施可行的是 A.使线圈绕其直径从图示位置转过30角 B.线圈绕其直径从图示位置转过60角 C.保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为 2R的线圈 D.保持导线长度不变，将线圈改绕

8、成半径为 R2的线圈 说明： 上述推导需条件：磁感应强度B、导 线切割速度v与长度L三者互相垂直， 根据法拉第电磁感应定律 导体切割磁感线 例.如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接电阻为R，匀 强磁场磁感应强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属 棒与导轨成角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的 方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是（ ） ABdv/（Rsin） BBdv/R CBdvsin/R DBdvcos/R 例.如图所示，有一夹角为的金属角架，角 架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁 感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一 段直导线ab垂直ce，从顶角c贴着角架以

9、速 度v向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的瞬 时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应 电动势？ 导体切割磁感线产生的感应电动势： V平均，E平均 V瞬时，E瞬时 不做重点要求 例6.如图所示,竖直向下的匀强磁场中,将 一水平放置的金属棒ab以水平速度vo抛出 ,设整个过程中,棒的取向不变,且不计空气 阻力,则金属棒运动过程中产生的感应电 动势的大小变化情况应是 A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.无法判断 vo a b .导体棒在磁场转动 切割 1.自感现象是指导体本身电流发生变化而产生的电磁 感应现象，自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成 正比. 公式：E=LI/t 2.

10、自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原 来电流的变化(同样遵循楞次定律).当原来电流在增大时， 自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小时， 自感电动势与原来电流方向相同，另外，“阻碍”并非“ 阻止”，电流还是在变化的. 3.自感系数 (1)自感系数是描述导体（注意：不只是线圈）通过 本身的电流变化所引起阻碍作用力大小的一个物理量。 其数值与导体中是否有电流，电流的大小，电流是否发 生变化均没有关系。 (2)线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁 芯等因素有关。 (3)自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H。 4.自感线圈在电路中的作用： 即通过自感线圈中的电流不能突变，由

11、于自感线圈对电 流变化的延迟作用，电流从一个值变到另一个值总需要时间 ： 刚闭合电路时，线圈这一支路相当于开路即此时I=0； 电路闭合一段时间达到稳定后，线圈相当于导线或电阻； 电路刚断开时，线圈相当于一个电源，该电源会重新建立 一个回路，但线圈的电流的方向与稳定工作时保持一致. 【例】如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈 L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（ ） A合上开关S接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮 B合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮 C断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭 D断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会才熄灭 练习：

12、如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计 ，两个电阻的阻值都是R，电键K原来打开着，电流为I0，今 合上电键将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此 时自感电动势（ ） A有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零 B有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0 C有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变 D有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到2I0 例. 如图所示，蹄形磁铁的N、S极之间放置一 个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕轴转动，若 磁铁按图示方向绕OO轴转动，线圈的运动 情况是：（ ） A. 俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B. 俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同

13、C. 线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速小 于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致 D. 线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于 磁铁的转速 电磁感应中几个重要问题： 1.产生感应电流的条件 2.感应电动势的大小 3.感因电流的方向判断 4.感应电量的计算 5.电磁感应和电路的综合应用 6.电磁感应的动力学问题 7.电磁感应的能量问题 8.电磁感应的图像问题 （一）感应电量的计算 设在时间 t内通过导线截面的电量为q，则根据电流定 义式 及法拉第电磁感应定律 E=n /t ，得 ： 如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1），则： 上式中n为线圈的匝数， 为磁通量的变化量，R为闭 合电路的总电阻。 注意

14、：与发生磁通量变化的时间无关。 例.有一面积为S100cm2的金属环，电 阻为R0.1，环中磁场变化规律如图 所示，磁场方向垂直环面向里，则在t2 t1时间内通过金属环某一截面的电荷 量为_C 例.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过 电路的电量如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来 测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为n，面积为s，线圈与 冲击电流计组成的回路电阻为R若将线圈放在被测匀强磁场中 ，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转180，冲击电流计 测出通过线圈的电量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应 强度为（ ） AqR/S BqR/ns CqR/2nS DqR

15、/2S 例. （2006全国理综卷）如图，在 匀强磁场中固定放置一根串接一电 阻R的直角形金属导轨aob（在纸面 内），磁场方向垂直纸面朝里，另 有两根金属导轨c、d分别平行于oa 、ob放置。保持导轨之间接触良好 ，金属导轨的电阻不计。现经历以 下四个过程：以速率v移动d，使 它与ob的距离增大一倍；再以速 率v移动c，使它与oa的距离减小一半 ；然后，再以速率2v移动c，使它 回到原处；最后以速率2v移动d， 使它也回到原处。设上述四个过程 中通过电阻R的电量的大小依次为Q1 、Q2、Q3和Q4，则（ ） AQ1=Q2=Q3=Q4 BQ1=Q2=2Q3=2Q4 C2Q1=2Q2=Q3=Q4 DQ1Q2=Q3Q4 电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与电路规律的综合应用 1、确定电源:产生感应电流或感应电动势的那部分电路 就相当于电源，利用法拉第电磁感应定律确定其电动 势的大小，利用楞次定律确定其正负极. 2、分析电路结构,画等效电路图. 3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律，串并联规律等. 注意：路端电压、内压 例.用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b,它们的 半径之比ra:rb2:1,连接两圆环部分的两根直导线的 电阻不计且靠的很近,均匀变化的磁场具有理想的边 界（边界宽于圆环直径）如图所示,磁感应强度以恒 定的变化率变化.那么当