第四章 電磁感應(yīng)

1、穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，有兩個要點(diǎn)，一是閉合電路，二是磁通量變化；與穿過閉合電路的磁通量有無，多少無關(guān)，只要磁通量變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流，不變就沒有。如圖1所示，閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場方向的軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面與磁場垂直時，穿過線圈平面的磁通量最大，但此時磁通量不變，線圈中無感應(yīng)電流（可用示波器觀察）。[自主學(xué)習(xí)]1、定義：的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所產(chǎn)生的電流稱為。2、到了18世紀(jì)末，人們開始思考不同自

2、然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，一些科學(xué)家相信電與磁之間存在著某種聯(lián)系，經(jīng)過艱苦細(xì)致地分析、試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電生磁，即電流的磁效應(yīng)；發(fā)現(xiàn)了磁生電，即電磁感應(yīng)現(xiàn)象。3、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那段導(dǎo)體相當(dāng)于；4、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：。5、判斷感應(yīng)電流的方向利用或，但前者應(yīng)用于閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動，后者可應(yīng)用于一切情況。[典型例題]例1如圖2所示，兩個同心圓形線圈a、b在同一水平面內(nèi)，圓半徑，一條形磁鐵穿過

3、圓心垂直于圓baRR?面，穿過兩個線圈的磁通量分別為和，則：a?b?，，，（D）無法判斷baA???)(baB???)(baC???)(例2光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖3所示，拋物線的方程是，下部處在一個水平方向2xy?的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是的直線（圖中的虛線所示）。一個小金屬塊ay?從拋物線上（ba）處以速度V沿拋物線自由下滑，假設(shè)拋物線足夠長，金屬by??塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的總熱量是：221221)()()()()

4、()(mvabmgDabmgCmvBmgbA???[針對訓(xùn)練]1、1831年8月29日，法拉第終于取得突破性進(jìn)展。這次他用一個軟鐵圓環(huán)，環(huán)上繞兩個互相絕緣的線圈A和B，如圖4所示，他在日記中寫道：“使一個有10對極板，每板面積為4平方英寸的電池充電。用一根銅導(dǎo)線將一個線圈，或更確切地說把B邊的線圈的兩個端點(diǎn)連接，讓銅線通過一個距離，恰好經(jīng)過一根磁針的上方（距鐵環(huán)3英尺遠(yuǎn)）然后把電池連接在A邊線圈的兩端；這時立即觀察到磁針的效應(yīng)，它振蕩起

5、來，最后又停在原先的位置上，一旦斷開A邊與電池的連接，磁針再次被擾動?！?以上載自郭奕玲沈慧君所著物理學(xué)史，清華大學(xué)出版社)在法拉第的這個實(shí)驗(yàn)中，（1）電路的連接是：A線圈與，B線圈。法拉第觀察到的現(xiàn)象是：（2）線圈與電源接通時，小磁針，說明另一個線圈中產(chǎn)生了。并且最后小磁針又。2、下列說法正確的是：(A)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，導(dǎo)體中一定有感應(yīng)電流(B)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體中一定有感應(yīng)電流(C)只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化

6、，電路中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生(D)只要穿過閉合電路磁通量發(fā)生變化，電路中一定有感應(yīng)電流3、關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法正確的是：(A)導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流(B)導(dǎo)體垂直磁場運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流(C)閉合電路在磁場中作切割磁感線運(yùn)動，電路內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流(D)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流4、關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是：A.閉合線圈放在變化的磁場中，必然有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.閉

7、合正方形線圈在勻強(qiáng)磁場中垂直磁感線運(yùn)動，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流C.穿過閉合線圈的磁通量變化時，線圈中有感應(yīng)電流D.穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化時，電路中有感應(yīng)電流[能力訓(xùn)練]1、如圖5所示，條形磁鐵穿過一閉合彈性導(dǎo)體環(huán)，且導(dǎo)體環(huán)位于條形磁鐵的中垂面上，如果把導(dǎo)體環(huán)壓扁成橢圓形，那么這一過程中：A.穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量減少，有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量增加，有感應(yīng)電流產(chǎn)生C.穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量變?yōu)榱?，無感應(yīng)電流D.穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量不

8、變，無感應(yīng)電流2金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中做如圖6所示的運(yùn)動，線圈中有感應(yīng)電流的是：3、如圖7所示，一個矩形線圈與通有相同大小電流的平行直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，且處于兩直導(dǎo)線的中央，則線框中有感應(yīng)電流的是A.兩電流同向且不斷增大（B）兩電流同向且不斷減小(C)兩電流反向且不斷增大(D)兩電流反向且不斷減小第四章電磁感應(yīng)4.1劃時代的發(fā)現(xiàn)探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程2.了解奧斯特、法拉第等科學(xué)家的科學(xué)

9、思維方法3.理解磁通量的概念，會用公式計算穿過某一面積的磁通量和該公式中每一個物理量的物理意義BS??4.知道穿過某一面積的磁通量大小也可以用穿過這一面積的磁感線多少來表示，且與磁感線怎樣穿過（垂直該面或傾斜該面穿過）無關(guān)，如果有一條磁感線穿過某一面積但又穿過來一條，則穿過這一面積的磁通量為零。5.知道磁通量的變化等于末磁通量與初磁通量的差，即??2?1?12??????6.理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。1、知道

10、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及表達(dá)式2、會用法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行有關(guān)的計算3、會用公式進(jìn)行計算BLVE?[自主學(xué)習(xí)]1穿過一個電阻為R=1的單匝閉合線圈的磁通量始終每秒鐘均勻的減少2Wb，則：?（A）線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2V(B)線圈中的感應(yīng)電動勢是2V(C)線圈中的感應(yīng)電流每秒鐘減少2A（D）線圈中的電流是2A2下列幾種說法中正確的是：A.線圈中的磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大B.穿過線圈的磁通量越大，線圈中的感

11、應(yīng)電動勢越大C.線圈放在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中的感應(yīng)電動勢越大D.線圈中的磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大3有一個n匝線圈面積為S，在時間內(nèi)垂直線圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化了，則這段時間內(nèi)穿過n匝線t?B?圈的磁通量的變化量為，磁通量的變化率為，穿過一匝線圈的磁通量的變化量為，磁通量的變化率為。4如圖1所示，前后兩次將磁鐵插入閉合線圈的相同位置，第一次用時0.2S，第二次用時1S；則前后兩次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比。5如圖2所示

12、，用外力將單匝矩形線框從勻強(qiáng)磁場的邊緣勻速拉出設(shè)線框的面積為S，磁感強(qiáng)度為B，線框電阻為R，那么在拉出過程中，通過導(dǎo)線截面的電量是______[典型例題]例1如圖3所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n=1000，線圈面積S=200cm2線圈的電阻r=1線圈外接一個阻值?R=4的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖所示；?求：（1）前4S內(nèi)的感應(yīng)電動勢（2）前5S內(nèi)的感應(yīng)電動勢例2.如圖4所示，金屬導(dǎo)軌M

13、N、PQ之間的距離L=0.2m導(dǎo)軌左端所接的電阻R=1金屬棒ab可沿導(dǎo)軌滑動，?勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5Tab在外力作用下以V=5ms的速度向右勻速滑動，求金屬棒所受安培力的大小。[針對訓(xùn)練]1長度和粗細(xì)均相同、材料不同的兩根導(dǎo)線，分別先后放在U形導(dǎo)軌上以同樣的速度在同一勻強(qiáng)磁場中作切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)軌電阻不計，則兩導(dǎo)線：(A)產(chǎn)生相同的感應(yīng)電動勢（B）產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比等于兩者電阻率之比(C)產(chǎn)生的電流功率之比等于兩者電阻率之

14、比(D)兩者受到相同的磁場力2在圖5中，閉合矩形線框abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，ad邊位于磁場邊緣，線框平面與磁場垂直，ab、ad邊長分別用L1、L2表示，若把線圈沿v方向勻速拉出磁場所用時間為△t，則通過線框?qū)Ь€截面的電量是:12()BLLRtA?12()BLLRB12()BLLtC?12()DBLL3在理解法拉第電磁感應(yīng)定律及改寫形勢的基礎(chǔ)上（線圈平面與磁感線不平tEn????BtEns???StEnB???行），下面敘

15、述正確的為：A對給定線圈，感應(yīng)電動勢的大小跟磁通量的變化率成正比B.對給定的線圈，感應(yīng)電動勢的大小跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化成正比B?C.對給定匝數(shù)的線圈和磁場，感應(yīng)電動勢的大小跟面積的平均變化率成正比tS??D.題目給的三種計算電動勢的形式，所計算感應(yīng)電動勢的大小都是時間內(nèi)的平均值t?4如圖6所示，兩個互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻為細(xì)金屬環(huán)電阻的，磁場方向垂直穿過粗金屬環(huán)12所在的區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化時，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

16、為E，則a、b兩點(diǎn)的電勢差為。5.根椐法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔфΔt推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線即在B⊥L，V⊥L，V⊥B條件下，如圖7所示，導(dǎo)線ab沿平行導(dǎo)軌以速度V勻速滑動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的表達(dá)式E=BLV。6如圖8所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距L=0.5m左端接一電阻R=0.20磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T的勻?強(qiáng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab棒以V=4.0ms的速度水平向右滑動