電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)

1、BScosBSB B一、1.磁通量: 物理意義:它表示穿過某一面積的磁感線條數(shù)磁通量磁通量是是標(biāo)量標(biāo)量，但有方向但有方向 (凈磁通量凈磁通量).磁通量的單位：韋磁通量的單位：韋(Wb).如圖所示，兩個相同的閉合鋁環(huán)套在一根無限長的光如圖所示，兩個相同的閉合鋁環(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)滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)(未穿出未穿出)的過程的過程中，兩環(huán)的運動情況是：中，兩環(huán)的運動情況是：( )(A)同時向左運動，距離增大；同時向左運動，距離增大；(B)同時向左運動，距離不變；同時向左運動，距離不變；(C)同時向左運動，距離變小；同時向左運動，距離變?。?D)同時向右運動

2、，距離增大。同時向右運動，距離增大。SNvC二、感應(yīng)電量的計算二、感應(yīng)電量的計算 RnttRntREtIq只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(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),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間無關(guān) 如圖所示，長如圖所示，長L L1 1寬寬L L2 2的矩形線圈電阻為的矩形線圈電阻為R R，處于，處于磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度直。求：將線圈以向右的速度v v勻速拉出磁場的過勻速拉出磁場的過程中，程中，拉力的大小

3、拉力的大小F F； 拉力的功率拉力的功率P P； 拉力做的功拉力做的功WW； 線圈中產(chǎn)生的電熱線圈中產(chǎn)生的電熱QQ ；通過線圈某一截面的電荷量通過線圈某一截面的電荷量q q FL1L2Bv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。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、運由于安培力和導(dǎo)體中的電流、運動速度均有關(guān)，動速度均有關(guān)， 所以對磁場中運動導(dǎo)所以對磁場中運動導(dǎo)體不僅要進(jìn)行體不僅要進(jìn)行受力分析受力分析，還要進(jìn)行，還要進(jìn)行運運動分析動分析。例例. 水平放置于勻

4、強磁場水平放置于勻強磁場B中中的光滑導(dǎo)軌，寬為的光滑導(dǎo)軌，寬為L，放有一，放有一根長為根長為1.2L導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由靜止開始運上，由靜止開始運動，回路總電阻為動，回路總電阻為R， 分析分析ab 的受力情況和運動的受力情況和運動情況，并求情況，并求ab的最大速度。的最大速度。baBR FBRba光滑光滑abRK 2 2、如圖所示，矩形線框的質(zhì)量、如圖所示，矩形線框的質(zhì)量mm0.016kg0.016kg，長，長L L0.5m0.5m，寬，寬d d0.1m0.1m，電阻，電阻R R0.1.0.1.從離從離磁場區(qū)域高磁場區(qū)域高h(yuǎn) h1 15m5m處自由下落，處自

5、由下落，剛剛 入勻強磁場時入勻強磁場時, ,由于磁場力作由于磁場力作用，線框正好作勻速運動用，線框正好作勻速運動. . (1)(1)求磁場的磁感應(yīng)強度；求磁場的磁感應(yīng)強度；(2) (2) 如果線框下邊通過磁場所經(jīng)如果線框下邊通過磁場所經(jīng)歷的時間為歷的時間為t t0.15s0.15s，求磁場，求磁場區(qū)域的高度區(qū)域的高度h h2 2. . h1h2dLh1h2dL 12解：解：1-2，自由落體運動，自由落體運動smghv/102在位置在位置2，正好做勻速運動，正好做勻速運動，mgFF=BIL=B2 d2 v/R= mgTvdmgRB4 . 0232-3 勻速運動：勻速運動：t1=L/v=0.05s

6、 t2=0.1s43-4 初速度為初速度為v、加速度、加速度為為g 的勻加速運動，的勻加速運動，s=vt2+1/2 gt22=1.05mh2=L+s =1.55m三、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題三、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：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)化為其它形式的能安培力做正功：電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能1 1、安培力做功的特點：、安培力做功的特點：例例2. 水平放置于勻強磁場水平放置于勻強磁場B中中的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，有一根長為有一根長為1.2L導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab，用，

7、用恒力恒力F作用在作用在ab上，由靜止開上，由靜止開始運動，回路總電阻為始運動，回路總電阻為R，ab的最大速度為的最大速度為Vm，則穩(wěn)定后電，則穩(wěn)定后電阻阻R上消耗的電功率為多少？上消耗的電功率為多少？baBR F 在達(dá)到最大速度時位移恰在達(dá)到最大速度時位移恰好為好為S，則電阻，則電阻R上產(chǎn)生的熱上產(chǎn)生的熱量為多少？量為多少？克服安培力做的功就等于電路產(chǎn)生的電能克服安培力做的功就等于電路產(chǎn)生的電能如圖所示，如圖所示，PQNMPQNM是由粗裸導(dǎo)線連接兩個定值電是由粗裸導(dǎo)線連接兩個定值電阻組合成的閉合矩形導(dǎo)體框，水平放置，金屬棒阻組合成的閉合矩形導(dǎo)體框，水平放置，金屬棒abab與與PQPQ、MNM

8、N垂直，并接觸良好。整個裝置放在垂直，并接觸良好。整個裝置放在豎直向下的勻強磁場中，磁感強度豎直向下的勻強磁場中，磁感強度B=0.4TB=0.4T。已知。已知abab長長l l =0.5m=0.5m，電阻，電阻R R1 1=2=2，R R2 244，其余電阻，其余電阻均忽略不計，若使均忽略不計，若使abab以以v=5m/sv=5m/s的速度向右勻速的速度向右勻速運動，運動，R R1 1上消耗的電熱功率為多少。（不計摩擦）上消耗的電熱功率為多少。（不計摩擦）aQNMPbvR2R1【例【例3 3】如圖】如圖17176969所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m m高為高為h h的矩形導(dǎo)線框的矩形導(dǎo)線框在豎直面

9、內(nèi)下落，其上下兩邊始終保持水平，途中恰在豎直面內(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好勻速穿過一有理想邊界高亦為h h的勻強磁場區(qū)域，則的勻強磁場區(qū)域，則線框在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為線框在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為A AmghmghB B2mgh2mghC C大于大于mghmgh而小于而小于2mgh2mghD D大于大于2mgh2mgh點撥：勻速穿過即線框動能不點撥：勻速穿過即線框動能不變，再從能量轉(zhuǎn)化與守恒角度分變，再從能量轉(zhuǎn)化與守恒角度分析析答案：答案：B B【例【例4 4】如圖】如圖17177070所示，兩根電阻不計的光滑平行金所示，兩根電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾角

10、為屬導(dǎo)軌傾角為，導(dǎo)軌下端接有電阻，導(dǎo)軌下端接有電阻R R，勻強磁場垂直，勻強磁場垂直于斜面向上，質(zhì)量為于斜面向上，質(zhì)量為m m，電阻不計的金屬棒，電阻不計的金屬棒abab在沿斜面在沿斜面與棒垂直的恒力與棒垂直的恒力F F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度h h在這過程中在這過程中A A金屬棒所受各力的合力所做的功等于零金屬棒所受各力的合力所做的功等于零B B金屬棒所受各力的合力所做的功等于金屬棒所受各力的合力所做的功等于mghmgh和電阻和電阻R R產(chǎn)生的焦耳熱之和產(chǎn)生的焦耳熱之和C C恒力恒力F F與重力的合力所做的功與重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功與電

11、等于棒克服安培力所做的功與電阻阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱之和上產(chǎn)生的焦耳熱之和D D恒力恒力F F和重力的合力所做的功和重力的合力所做的功等于電阻等于電阻R R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱點撥：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，這一點務(wù)須引起足夠的注意答案：AD 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磁場，B=1.0T.一個邊長為l=10 cm，質(zhì)量m=100g，電阻R=0.020的正方形線圈置于位置1.開始時，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

12、緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時的速度相等.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.一矩形線圈位于一隨時間一矩形線圈位于一隨時間t t變化的勻強磁場中，磁場變化的勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈所在的平面（紙面）向里，如圖方向垂直于線圈所在的平面（紙面）向里，如圖1 1所所示，磁感應(yīng)強度示，磁感應(yīng)強度B B隨隨t t的變化規(guī)律如圖的變化規(guī)律如圖2 2示，以示，以I I表示表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖線圈中的感應(yīng)電流，以圖1 1上箭頭所示方向為正，則上箭頭所示方向為正，則以下的以下的I-t

13、I-t圖中正確的是：（圖中正確的是：（ ）t I 0135642t I 0135642t I 0135 642t I 0135642A.D.B.C.Bt B 0135642圖圖1圖圖2A 如圖所示，固定在水平桌面上的金屬框架若以如圖所示，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刻軸正方向作為力的正方向，線框在圖示位置的時刻作為時間的零點，則在線框向右勻速通過磁場的過作為時間的零點，則在線框向右勻速通過磁場的過程中，磁場對線框的作用力程中，磁場對線框的作用力F隨時間隨時間t的變化圖線為的變化圖線為圖中的哪個圖？（圖中的哪個圖？（ ） B例例3 3、勻強磁場的磁感

14、應(yīng)強度、勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.2T，磁場寬度，磁場寬度l=3m，一正方形金屬框邊長一正方形金屬框邊長ab= l =1m，每邊電阻，每邊電阻r=0.2，金，金屬框以速度屬框以速度v=10 m/s勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感應(yīng)線方向垂直，如圖所示，求：持與磁感應(yīng)線方向垂直，如圖所示，求：（1 1）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的電流的I-t圖線（要求寫出作圖依據(jù)）圖線（要求寫出作圖依據(jù)）（2 2）畫出）畫出abab兩端電壓的兩端電壓的U- t圖線（要求寫出作圖依據(jù)）圖線（要求寫出作圖依據(jù)）dabc

15、lldabcldabc2dabc1dabc3dabc4dabc5I/A0t/s2.50.10.30.4dabcU/V0t/s0.50.10.30.4-2.51.5 I-t圖線圖線 U- t 圖線圖線2例例7 7如圖如圖17177373所示，一寬所示，一寬40cm40cm的勻強磁場區(qū)域，的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里，一邊長為磁場方向垂直紙面向里，一邊長為20cm20cm的正方形導(dǎo)線的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v v20cm/s20cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框中有一邊通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框中有一邊始終與磁

16、場區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場的時刻始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場的時刻t t0 0，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流強度隨時間，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流強度隨時間變化規(guī)律的是變化規(guī)律的是C 例例6.6.如圖所示，如圖所示，xoyxoy坐標(biāo)系坐標(biāo)系y y軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂直于紙面向外、向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為直于紙面向外、向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為B B，一個圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)一個圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)oaboab，其圓心在原點，其圓心在原點o o，半徑為，半徑為R R，開始時在第一象限。從，開始時在第一象限。從t=0t=0起繞起繞o o

17、點以點以角速度角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。試畫出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動勢逆時針勻速轉(zhuǎn)動。試畫出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動勢E E隨時間隨時間t t而變的函數(shù)圖象（以順時針電動勢為正）。而變的函數(shù)圖象（以順時針電動勢為正）。 y oxBa by oxBa b解：開始的四分之一周期內(nèi)，解：開始的四分之一周期內(nèi)，oaoa、obob中的感中的感應(yīng)電動勢方向相同，大小應(yīng)相加；第二個四分應(yīng)電動勢方向相同，大小應(yīng)相加；第二個四分之一周期內(nèi)穿過線圈的磁通量不變，因此感應(yīng)之一周期內(nèi)穿過線圈的磁通量不變，因此感應(yīng)電動勢為零；第三個四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動電動勢為零；第三個四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動勢與第一個四分之一周期內(nèi)大小相同而方向相勢與第一個四

18、分之一周期內(nèi)大小相同而方向相反；第四個四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動勢又為零反；第四個四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動勢又為零。感應(yīng)電動勢的最大值為。感應(yīng)電動勢的最大值為E Emm=BR=BR2 2，周期為，周期為T T=2=2/，圖象如右。，圖象如右。EEMOtT2T1 1、自感現(xiàn)象：、自感現(xiàn)象：當(dāng)線圈自身電流發(fā)生變化時，在線圈中引起的當(dāng)線圈自身電流發(fā)生變化時，在線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 2、自感電動勢：、自感電動勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，與線圈中電在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，與線圈中電流的變化率成正比流的變化率成正比tILE自3 3、自感系數(shù)（、自感系數(shù)（L L） 單位：享利（單位

19、：享利（H H）由線圈自身的性質(zhì)決定，與線圈的由線圈自身的性質(zhì)決定，與線圈的長短長短、粗粗細(xì)細(xì)、匝數(shù)匝數(shù)、有無鐵芯有無鐵芯有關(guān)有關(guān) 4 4、自感電動勢僅僅是減緩了原電流的變化，不會阻止原電流的、自感電動勢僅僅是減緩了原電流的變化，不會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，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。逐漸改變。5、斷電自感與通電自感、斷電自感與通電自感斷電自感：斷電自感：若兩燈如圖所示接法：電鍵若兩燈如圖所示接法：電鍵S閉閉

20、合，若在合，若在t1時刻突然斷開電鍵，時刻突然斷開電鍵，則通過則通過L1燈的電流隨時時間燈的電流隨時時間t變化變化的圖像是？的圖像是？Itt1Itt1Itt1Itt1ABCD斷開時可把線圈看作電源，電流方向與原電流方向一致斷開時可把線圈看作電源，電流方向與原電流方向一致SL1L2AB若若RL1RL2則斷開則斷開S1閉合閉合S2后，后，L1，L2的亮暗情況怎么變？的亮暗情況怎么變？若若RL1RL2則斷開則斷開S1閉合閉合S2后，后，L1 ，L2的亮暗情況的亮暗情況怎么變？怎么變？ L1先閃亮一下再逐漸變暗。先閃亮一下再逐漸變暗。L2逐漸變暗逐漸變暗 L1 ，L2都逐漸變暗都逐漸變暗例：例：S2S

21、1L1L2例例8如圖如圖1717105105所示，電路中所示，電路中A A、B B是規(guī)格是規(guī)格相同的電燈，相同的電燈，L L是電阻可忽略不計的電感線圈，是電阻可忽略不計的電感線圈，那么那么A A合上合上S S，A A、B B同時亮，然后同時亮，然后A A變暗，變暗，B B更亮些更亮些B B合上合上S S，B B先亮，先亮，A A漸亮，最后漸亮，最后A A、B B一樣亮一樣亮CC斷開斷開S S，B B即熄滅，即熄滅，A A由亮變暗后熄滅由亮變暗后熄滅D D斷開斷開S S，B B即熄滅，即熄滅，A A由暗閃亮一下后熄滅由暗閃亮一下后熄滅AD 例例9 9如圖如圖1717106106中，電阻中，電阻R R和自感線圈和自感線圈L L的電阻值的電阻值都小于燈泡的電阻接通都小于燈泡的電阻接通S S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈