
知識(shí)點(diǎn)一 影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì).(2)電源:產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.2.產(chǎn)生條件.不管電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流的關(guān)系.(1)感應(yīng)電流的產(chǎn)生要求電路必須是閉合的,而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電路是否閉合、電路如何組成無關(guān),因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì).(2)電路中有感應(yīng)電流時(shí),一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(3)電路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),不一定有感應(yīng)電流.
4.影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素.(1)猜想與假設(shè).感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小可能與磁通量Φ的變化量ΔΦ有關(guān),也可能與磁通量變化所用的時(shí)間Δt有關(guān).(2)實(shí)驗(yàn)探究.按如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下操作,并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)時(shí)尤其注意什么情況下感應(yīng)電流最大.
知識(shí)點(diǎn)三 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.如圖所示電路中,閉合電路的一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l,以速度v勻速切割磁感線.(1)在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1,線框面積的變化量是ΔS=lvΔt.(2)穿過閉合電路磁通量的變化量:ΔΦ=BΔS=BlvΔt.
2.當(dāng)磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向三者互相垂直時(shí),E=Blv.
3.若導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直,導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體本身垂直,但與磁場(chǎng)方向的夾角為θ時(shí),如圖所示,則E=Blv1=Blvsin θ.
小試身手1.將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是( ?。〢.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同
2.圖甲、乙中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為E甲=Blv,E乙=Blvsin θ.
【典例1】 如圖甲所示,一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n=1 000匝,線圈面積S=200 cm2,線圈的電阻r=1 Ω,線圈外接一個(gè)阻值R=4 Ω的電阻,把線圈放入一方向垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,求:
(1)前4 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及電阻R上消耗的功率;(2)前5 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
2.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大.兩圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb,不考慮兩圓環(huán)間的相互影響.下列說法正確的是( ?。?br/>A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向
探究二 對(duì)E=Blvsin θ的理解1.對(duì)E=Blv的理解.(1)當(dāng)l垂直B、l垂直v,而v與B成θ角時(shí),導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=Blvsin θ.(2)若導(dǎo)線是曲折的,或l與v不垂直時(shí),則l應(yīng)為導(dǎo)線的有效切割長(zhǎng)度.
【典例2】 在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B=0.2 T,有一水平放置的光滑框架,寬度為l=0.4 m,如圖所示,框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd,框架電阻不計(jì).若cd桿以恒定加速度a=2 m/s2,由靜止開始做勻變速直線運(yùn)動(dòng),則:(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少?(2)第5 s末,回路中的電流多大?(3)第5 s末,作用在cd桿上的水平外力多大?
3.如圖所示的情況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是( ?。〢.丙和丁 B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙
解析:公式E=Blv中的l應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長(zhǎng)度,甲、乙、丁中的有效切割長(zhǎng)度均為l,電動(dòng)勢(shì)E=Blv;而丙的有效切割長(zhǎng)度為0,電動(dòng)勢(shì)為0,故選項(xiàng)B正確.
5.如圖所示,邊長(zhǎng)為a的正方形閉合線框ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,初始時(shí)刻線框所在平面與磁感線垂直,經(jīng)過t時(shí)刻轉(zhuǎn)過120°角,求:(1)線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在t時(shí)間段內(nèi)的平均值;(2)轉(zhuǎn)過120°角時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.
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