電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)

電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)..第一頁，共31頁。磁通量Φ是標(biāo)量，但有方向

(凈磁通量).磁通量的單位：韋(Wb).第一頁第二頁，共31頁。如圖所示，兩個(gè)相同的閉合鋁環(huán)套在一根無限長的光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)(未穿出)的過程中，兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是：()(A)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，距離增大；(B)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，距離不變；(C)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，距離變??；(D)同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，距離增大。SNvC第二頁第三頁，共31頁。二、感應(yīng)電量的計(jì)算

只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。通過導(dǎo)線截面的電量為q上式中n為線圈的匝數(shù),ΔΦ為磁通量的變化量,R為閉合電路的總電阻結(jié)論:感應(yīng)電量與發(fā)生磁通量變化量的時(shí)間無關(guān)第三頁第四頁，共31頁。

如圖所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中，⑴拉力的大小F；⑵拉力的功率P；

⑶拉力做的功W；

⑷線圈中產(chǎn)生的電熱Q；⑸通過線圈某一截面的電荷量q

FL1L2Bv第四頁第五頁，共31頁。三、電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起。由于安培力和導(dǎo)體中的電流、運(yùn)動(dòng)速度均有關(guān)，所以對(duì)磁場中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體不僅要進(jìn)行受力分析，還要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。第五頁第六頁，共31頁。例.

水平放置于勻強(qiáng)磁場B中的光滑導(dǎo)軌，寬為L，放有一根長為1.2L導(dǎo)體棒ab，用恒力F作用在ab上，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，回路總電阻為R，分析ab的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并求ab的最大速度。baBRFθBRba光滑abRK第六頁第七頁，共31頁。2、如圖所示，矩形線框的質(zhì)量m＝0.016kg，長L＝0.5m，寬d＝0.1m，電阻R＝0.1Ω.從離磁場區(qū)域高h(yuǎn)1＝5m處自由下落，剛?cè)雱驈?qiáng)磁場時(shí),由于磁場力作用，線框正好作勻速運(yùn)動(dòng).(1)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)如果線框下邊通過磁場所經(jīng)歷的時(shí)間為△t＝0.15s，求磁場區(qū)域的高度h2.h1h2dL第七頁第八頁，共31頁。h1h2dL12解：1---2，自由落體運(yùn)動(dòng)在位置2，正好做勻速運(yùn)動(dòng)，mgF∴F=BIL=B2d2v/R=mg32---3勻速運(yùn)動(dòng)：t1=L/v=0.05st2=0.1s43---4初速度為v、加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，s=vt2+1/2gt22=1.05m∴h2=L+s=1.55m第八頁第九頁，共31頁。三、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題外力克服安培力做功即安培力做負(fù)功：其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能安培力做正功：電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能1、安培力做功的特點(diǎn)：第九頁第十頁，共31頁。例2.

水平放置于勻強(qiáng)磁場B中的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，有一根長為1.2L導(dǎo)體棒ab，用恒力F作用在ab上，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，回路總電阻為R，ab的最大速度為Vm，則穩(wěn)定后電阻R上消耗的電功率為多少？baBRF在達(dá)到最大速度時(shí)位移恰好為S，則電阻R上產(chǎn)生的熱量為多少？克服安培力做的功就等于電路產(chǎn)生的電能第十頁第十一頁，共31頁。如圖所示，PQNM是由粗裸導(dǎo)線連接兩個(gè)定值電阻組合成的閉合矩形導(dǎo)體框，水平放置，金屬棒ab與PQ、MN垂直，并接觸良好。整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度B=0.4T。已知ab長l=0.5m，電阻R1=2Ω，R2＝4Ω，其余電阻均忽略不計(jì)，若使ab以v=5m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，R1上消耗的電熱功率為多少。（不計(jì)摩擦）aQNMPbvR2R1第十一頁第十二頁，共31頁。【例3】如圖17－69所示，質(zhì)量為m高為h的矩形導(dǎo)線框在豎直面內(nèi)下落，其上下兩邊始終保持水平，途中恰好勻速穿過一有理想邊界高亦為h的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，則線框在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為A．mgh B．2mghC．大于mgh而小于2mgh D．大于2mgh點(diǎn)撥：勻速穿過即線框動(dòng)能不變，再從能量轉(zhuǎn)化與守恒角度分析．答案：B第十二頁第十三頁，共31頁?！纠?】如圖17－70所示，兩根電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾角為θ，導(dǎo)軌下端接有電阻R，勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向上，質(zhì)量為m，電阻不計(jì)的金屬棒ab在沿斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度h．在這過程中A．金屬棒所受各力的合力所做的功等于零B．金屬棒所受各力的合力所做的功等于mgh和電阻R產(chǎn)生的焦耳熱之和C．恒力F與重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和D．恒力F和重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱點(diǎn)撥：電磁感應(yīng)過程中，通過克服安培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電阻轉(zhuǎn)化成內(nèi)能(焦耳熱)，故W安與電熱Q不能重復(fù)考慮，這一點(diǎn)務(wù)須引起足夠的注意．答案：AD第十三頁第十四頁，共31頁。例如圖所示，水平的平行虛線間距為d=50cm，其間有水平方向的勻強(qiáng)磁場，B=1.0T.一個(gè)邊長為l=10cm，質(zhì)量m=100g，電阻R=0.020Ω的正方形線圈置于位置1.開始時(shí)，線圈的下邊緣到磁場上邊緣的距離為h=80cm.將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)的速度相等.取g=10m/s2，試求：（1）線圈進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生的電熱Q；（2）線圈下邊緣穿越磁場過程中的最小速度v；（3）線圈下邊緣穿越磁場過程中加速度的最小值a.第十四頁第十五頁，共31頁。一矩形線圈位于一隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈所在的平面（紙面）向里，如圖1所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨t的變化規(guī)律如圖2示，以I表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖1上箭頭所示方向?yàn)檎?，則以下的I-t圖中正確的是：（）tI0135642tI0135642tI0135642tI0135642A.D.B.C.BtB0135642圖1圖2A第十五頁第十六頁，共31頁。如圖所示，固定在水平桌面上的金屬框架若以x軸正方向作為力的正方向，線框在圖示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn)，則在線框向右勻速通過磁場的過程中，磁場對(duì)線框的作用力F隨時(shí)間t的變化圖線為圖中的哪個(gè)圖？（）B第十六頁第十七頁，共31頁。例3、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，磁場寬度l=3m，一正方形金屬框邊長ab=l′

=1m，每邊電阻r=0.2Ω，金屬框以速度v=10m/s勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感應(yīng)線方向垂直，如圖所示，求：（1）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖線（要求寫出作圖依據(jù)）（2）畫出ab兩端電壓的U-t圖線（要求寫出作圖依據(jù)）dabcl′l第十七頁第十八頁，共31頁。dabcldabc2dabc1dabc3dabc4dabc5I/A0t/s2.50.10.30.4dabcU/V0t/s0.50.10.30.4-2.51.5

I-t圖線

U-t

圖線2第十八頁第十九頁，共31頁。例7．如圖17－73所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里，一邊長為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v＝20cm/s通過磁場區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過程中，線框中有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻t＝0，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律的是C第十九頁第二十頁，共31頁。

例6.如圖所示，xoy坐標(biāo)系y軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂直于紙面向外、向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，一個(gè)圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)oab，其圓心在原點(diǎn)o，半徑為R，開始時(shí)在第一象限。從t=0起繞o點(diǎn)以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試畫出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢E隨時(shí)間t而變的函數(shù)圖象（以順時(shí)針電動(dòng)勢為正）。yoxωBab第二十頁第二十一頁，共31頁。yoxωBab第二十一頁第二十二頁，共31頁。解：開始的四分之一周期內(nèi)，oa、ob中的感應(yīng)電動(dòng)勢方向相同，大小應(yīng)相加；第二個(gè)四分之一周期內(nèi)穿過線圈的磁通量不變，因此感應(yīng)電動(dòng)勢為零；第三個(gè)四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢與第一個(gè)四分之一周期內(nèi)大小相同而方向相反；第四個(gè)四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢又為零。感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為Em=BR2ω，周期為T=2π/ω，圖象如右。EEMOtT2T第二十二頁第二十三頁，共31頁。1、自感現(xiàn)象：當(dāng)線圈自身電流發(fā)生變化時(shí)，在線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象2、自感電動(dòng)勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，與線圈中電流的變化率成正比3、自感系數(shù)（L）單位：享利（H）由線圈自身的性質(zhì)決定，與線圈的長短、粗細(xì)、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)第二十三頁第二十四頁，共31頁。4、自感電動(dòng)勢僅僅是減緩了原電流的變化，不會(huì)阻止原電流的變化或逆轉(zhuǎn)原電流的變化．原電流最終還是要增加到穩(wěn)定值或減小到零，在自感現(xiàn)象發(fā)生的一瞬間電路中的電流為原值，然后逐漸改變。5、斷電自感與通電自感第二十四頁第二十五頁，共31頁。斷電自感：若兩燈如圖所示接法：電鍵S閉合，若在t1時(shí)刻突然斷開電鍵，則通過L1燈的電流隨時(shí)時(shí)間t變化的圖像是？Itt1Itt1Itt1Itt1ABCD斷開時(shí)可把線圈看作電源，電流方向與原電流方向一致SL1L2AB第二十五頁第二十六頁，共31頁。若RL1>RL2則斷開S1閉合S2后，L1，L2的亮暗情況怎么變？若RL1<RL2則斷開S1閉合S2后，L1，L2的亮暗情況怎么變？

L1先閃亮一下再逐漸變暗。L2逐漸變暗

L1，L2都逐漸變暗例：S2S1L1L2第二十六頁第二十七頁，共31頁。例8．如圖17－105所示，電路中A、B是規(guī)格相同的電燈，L是電阻可忽略不計(jì)的電感線圈，那么A．合上S，A、B同時(shí)亮，然后A變暗，B更亮些B．合上S，B先亮，A漸亮，最后A、B一樣亮C．?dāng)嚅_S，B即熄滅，A由亮變暗后熄滅D．?dāng)嚅_S，B即熄滅，A由暗閃亮一下后熄滅AD第二十七頁第二十八頁，共31頁。例9．如圖17－106中，電阻R和自感線圈L的電阻值都小于燈泡的電阻．接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡L發(fā)光A．電路(a)中，斷開S后，L將漸漸變暗B．電路(a)中，斷開S后，L將先變得更亮，然后逐漸變暗C．電流(b)中，斷開S后，L將漸漸變暗D．電路(b)中