穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化,閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的大小跟哪些因素有關(guān)?
猜想感應(yīng)電流的大小跟這些因素有關(guān)
4.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向
實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,線圈的兩端與電壓表相連。將強(qiáng)磁體從長(zhǎng)玻璃管上端由靜止下落,穿過(guò)線圈。分別使線圈距離上管口20cm、30cm、40cm和50cm,記錄電壓表的示數(shù)以及發(fā)生的現(xiàn)象。 分別改變線圈的匝數(shù)、磁體的強(qiáng)度,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn),得出定性的結(jié)論。
當(dāng)電動(dòng)勢(shì)單位為V,磁通量單位為Wb,時(shí)間單位為s時(shí),K的取值為1.
(2)磁通量的變化率對(duì)應(yīng)Φ--t圖線上某點(diǎn)切線的斜率.
2.法拉第電磁感應(yīng)定律的理解
(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由線圈的匝數(shù)和穿過(guò)線圈的磁通量的變化率共同決定,而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系.
問(wèn)題1:磁通量大,磁通量變化一定大嗎?
問(wèn)題2:磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?
磁通量的變化率和磁通量大小、磁通量的變化無(wú)直接關(guān)系:磁通量大(小,等于零),磁通量的變化率不一定大(小,等于零);磁通量的變化大(小),磁通量的變化率不一定大(小)。
穿過(guò)回路的磁感線的條數(shù)多少
穿過(guò)回路的磁通量變化了多少
穿過(guò)回路的磁通量變化的快慢
3.理解Φ、△Φ、 的意義
(1)磁通量的變化是由面積變化引起時(shí),ΔΦ=B·ΔS,則
(2)磁通量的變化是由磁場(chǎng)變化引起時(shí),ΔΦ=ΔB·S,則
(3)磁通量的變化是由面積和磁場(chǎng)變化共同引起時(shí),則根據(jù)定義求,ΔΦ=Φ末-Φ初
應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況
例 如圖所示,在水平桌面上固定有寬度為d、電阻可忽略的U形導(dǎo)軌;均勻磁場(chǎng)的方向垂直于U形導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系為B=B0(1+kt),式中B0、k為大于零的常量。在與導(dǎo)軌左端相距l(xiāng)處放置一垂直于導(dǎo)軌的光滑導(dǎo)體棒,并用外力將其固定。導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,阻值為R,與導(dǎo)軌接觸良好。(1)求回路中感應(yīng)電流的大??;(2)在t=t0時(shí)撤去外力,求撤去外力瞬間導(dǎo)體棒所受安培力的大小。
× × × × × × × × × × × ×× × × × × × × × × × × ×
三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度是B,長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab以速度v勻速切割磁感線,求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
分析:回路在時(shí)間Δt內(nèi)增大的面積為:
穿過(guò)回路的磁通量的變化為:
適用條件:勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)線、B、v相互垂直時(shí)
若導(dǎo)體斜切磁感線,即導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體本身垂直,但跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角,則得到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式是怎樣的?
2.導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度。
注意1.導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí), E=0。
3.速度v為平均值(瞬時(shí)值), E 就為平均值(瞬時(shí)值)。
例 [多選]如圖所示,一導(dǎo)線彎成閉合線圈,以速度v向左勻速進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。線圈總電阻為R,從線圈進(jìn)入磁場(chǎng)開始到完全進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是( ?。??A. 感應(yīng)電流一直沿順時(shí)針?lè)较駼. 線圈受到的安培力先增大,后減小C. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E=BrvD. 穿過(guò)線圈某個(gè)橫截面的電荷量為
△t近于0時(shí),E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),v是平均速度
求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),v是瞬時(shí)速度
1.下列關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的說(shuō)法中,正確的是( ?。〢. 線圈中磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大B. 線圈中磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C. 線圈中磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D. 線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)的地方,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
2.一個(gè)由電阻均勻的導(dǎo)線繞制成的閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,線圈平面與磁場(chǎng)方向成60°角,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化,用下列哪種方法可使感應(yīng)電流增加一倍( ?。〢. 把線圈匝數(shù)增加一倍B. 把線圈面積增加一倍C. 把線圈半徑增加一倍D. 改變線圈與磁場(chǎng)方向的夾角
3.一飛機(jī)在南半球上空做飛行表演。當(dāng)它自東向西方向做飛行表演時(shí),飛機(jī)左右兩機(jī)翼端點(diǎn)哪一點(diǎn)電勢(shì)高( ?。〢. 飛機(jī)右側(cè)機(jī)翼電勢(shì)低,左側(cè)電勢(shì)高B. 飛機(jī)右側(cè)機(jī)翼電勢(shì)高,左側(cè)電勢(shì)低C. 兩機(jī)翼電勢(shì)一樣高D. 條件不足,無(wú)法判斷
解析:當(dāng)飛機(jī)在南半球飛行時(shí),由于地磁場(chǎng)的存在,且地磁場(chǎng)的豎直分量方向豎直向上,由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向是相同的,由低電勢(shì)指向高電勢(shì), 由右手定則可知,在南半球,不論沿何方向水平飛行,都是飛機(jī)的左側(cè)機(jī)翼電勢(shì)低,右側(cè)機(jī)翼電勢(shì)高。
4.[多選]如圖所示,有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,一半徑為r的金屬圓環(huán)放置在磁場(chǎng)中,金屬圓環(huán)所在的平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿Oa一端在O點(diǎn),另一端a擱在環(huán)上,金屬桿Oa可繞環(huán)的圓心O旋轉(zhuǎn),另一金屬桿Ob一端固定在O點(diǎn),另一端b固定在環(huán)上。已知Oa桿以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),所有接觸點(diǎn)接觸良好,Ob不影響Oa的轉(zhuǎn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是( ?。〢. 流過(guò)Oa的電流方向?yàn)镺指向aB. 流過(guò)Oa的電流方向?yàn)閍指向OC. Oa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Bωr2D. Oa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為1/2Bωr2

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2 法拉第電磁感應(yīng)定律

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