209法拉第电磁感应定律

《209法拉第电磁感应定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《209法拉第电磁感应定律（17页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、要点要点疑点疑点考点考点基基 础础 训训 练练延伸延伸拓展拓展能力能力思考思考方法方法1.1.电磁感应中感应电动势的大小，电磁感应中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的跟穿过这一电路的磁通量的磁通量的成成正比，法拉第电磁感应定律表达为：正比，法拉第电磁感应定律表达为： E=nE=n/t t；当导体在匀强磁场中当导体在匀强磁场中切割磁感线时表达为：切割磁感线时表达为： E=BLvsinaE=BLvsina；而产生感应电动势的那部分导体相当而产生感应电动势的那部分导体相当于于电源电源，该电源的正负极由楞次定律，该电源的正负极由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由来确定，注意电源内部电流是由负极负极流

2、向流向正极正极。 磁通量磁通量是指穿插过某一回路的磁感线的条数；是指穿插过某一回路的磁感线的条数；磁通磁通量的变化量量的变化量是说明磁通量改变了多少，但不能说明磁通是说明磁通量改变了多少，但不能说明磁通量改变的快慢，量改变的快慢，值得注意的是当一个回路平面翻转值得注意的是当一个回路平面翻转180180时，磁通量的大小变不变暂且不论，但方向由正时，磁通量的大小变不变暂且不论，但方向由正变负或由负变正，而磁通量的变化量为：变负或由负变正，而磁通量的变化量为： =|=|1 1|+|+|2 2| |；磁通量变化率磁通量变化率/t t是指磁通量变化快慢的物理是指磁通量变化快慢的物理量，决定了该回路的感应

3、电动势的大小，再结合该回路量，决定了该回路的感应电动势的大小，再结合该回路电阻可决定该电路的感应电流的大小电阻可决定该电路的感应电流的大小. .1 1、E=nE=n/t t 是定量描述电磁感应现象的普适规是定量描述电磁感应现象的普适规律。不管是因为什么原因、什么方式所产生的电磁感应律。不管是因为什么原因、什么方式所产生的电磁感应现象，其现象，其感应电动势的大小均可由它来计算感应电动势的大小均可由它来计算。2 2、E=nE=n/t t在中学阶段通常是在中学阶段通常是计算计算一段时间内的一段时间内的感应电动势的感应电动势的平均值平均值，对于瞬时值，其作用不大，只有，对于瞬时值，其作用不大，只有当磁

4、通量的变化率恒定时，才等于瞬时值当磁通量的变化率恒定时，才等于瞬时值. .切记它不一切记它不一定等于初值加末值除以定等于初值加末值除以2 2。 回路面积回路面积S S不变，而磁感应强不变，而磁感应强度度B B变化，则有变化，则有E=nSE=nSB/B/t t；磁感应强度磁感应强度B B不变，而回路面不变，而回路面积积S S变化，则有变化，则有E=nBE=nBs/s/t t ；回路面积与磁感应强度回路面积与磁感应强度B B均保均保持不变，但回路平面在磁场中转持不变，但回路平面在磁场中转动引起磁通量的变化。动引起磁通量的变化。E=BLv中中2.2.此公式一般用于匀强磁场此公式一般用于匀强磁场( (

5、或导体所在位置的各点或导体所在位置的各点B B均均相同相同) )，且导体各部分的速度均相同的情况，且导体各部分的速度均相同的情况. .若切割速度若切割速度v v不变，则不变，则E E为恒定值；若切割速度为瞬时值，则为恒定值；若切割速度为瞬时值，则E E为瞬为瞬时电动势时电动势. .该公式即可求平均电动势，也可求瞬时电动该公式即可求平均电动势，也可求瞬时电动势。势。sinBLvE 1.1.此公式中为速度与磁场平面间的夹角此公式中为速度与磁场平面间的夹角. .在在v v垂直于垂直于B B，也垂直于也垂直于L L，且，且L L也垂直于也垂直于B B时，可简化为时，可简化为E=BLvE=BLv，否则可

6、，否则可以用以用v v=vsina=vsina可得可得E=BLvE=BLv。3 3、若导体棒绕某一固定转轴切割磁感、若导体棒绕某一固定转轴切割磁感线时，虽然棒上各点的切割速度并不线时，虽然棒上各点的切割速度并不相同，但可用棒中点的速度等效替代相同，但可用棒中点的速度等效替代切割速度，常用公式为：切割速度，常用公式为：E=BLvE=BLv中中。4 4、公式中的、公式中的L L为有效切割长度，即垂直于为有效切割长度，即垂直于B B、垂直于、垂直于v v且处于磁场中的直线部分长度；此公式是法拉第电磁且处于磁场中的直线部分长度；此公式是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式。感应定律在导体切

7、割磁感线时的具体表达式。原理：原理：把铜盘放在把铜盘放在磁场中，使磁感磁场中，使磁感线垂直穿过铜盘；线垂直穿过铜盘；转动铜盘，就可转动铜盘，就可以在闭和合电路以在闭和合电路获得持续电流。获得持续电流。1 1、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则图所示，则( )( ) A.A.线圈中线圈中0 0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B.B.线圈中线圈中D D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 0 C. C.线圈中线圈中D D时刻感应电动势最大

8、时刻感应电动势最大 D.D.线圈中线圈中0 0至至D D时间内平均感应电时间内平均感应电 动势为动势为1.4V1.4V答案是：答案是：ABAB2 2、ABAB两闭合线圈为同样导线绕成且同为两闭合线圈为同样导线绕成且同为1010匝匝, ,半径为半径为r rA A=2r=2rB B, ,内有如图内有如图12-3-212-3-2所示的有理想边界的匀强磁场所示的有理想边界的匀强磁场, ,若磁场均匀地减小若磁场均匀地减小, ,则则A.BA.B环中感应电动势之比为：环中感应电动势之比为：E EA A:E:EB B=_; =_; 感应电流之比感应电流之比I IA A:I:IB B=_=_1:11:2 3 3

9、、将一个面积为、将一个面积为S,S,总电阻为总电阻为R R的圆形金属环平放在平面的圆形金属环平放在平面上上, ,磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场竖直向下的匀强磁场竖直向下, ,当把环翻转当把环翻转1801800 0的过程中的过程中, ,经过环某一横截面的电量为经过环某一横截面的电量为_._.2BS/R4 4、直接写出图、直接写出图12-3-312-3-3所示各种情况下导线所示各种情况下导线abab两端的感两端的感应电动势的表达式应电动势的表达式(B.L.(B.L.已已知）。知）。图12-3-3E=BlvsinE=2BRvE=BRv、如图、如图12-3-512-3-5所示，边长为所示，边

10、长为a a的正方形闭合线框的正方形闭合线框ABCDABCD在匀在匀强磁场中绕强磁场中绕ABAB边匀速转动边匀速转动, ,磁感应强度为磁感应强度为B,B,初始时刻线框所在面初始时刻线框所在面与磁感线垂直与磁感线垂直, ,经过时间经过时间t t转过转过1201200 0角，求角，求:(1):(1)线框内感应电动势线框内感应电动势在在t t时间内的平均值；时间内的平均值；(2)(2)转过转过1201200 0角时角时, ,感应电动势的瞬时值感应电动势的瞬时值. . 1)1)设初始时刻线框朝纸外的一面为设初始时刻线框朝纸外的一面为正面时，此时刻磁通量磁能量正面时，此时刻磁通量磁能量1 1=B=Ba a

11、2 2，磁感线，磁感线从正面穿入，从正面穿入，t t时刻后时刻后, , 磁通量磁通量2 2=(1/2)B=(1/2)Ba a2 2, , 且此时刻磁通量的变化量应当是且此时刻磁通量的变化量应当是(1 1+2 2),),而而不是不是(1 1-2 2),(),(学生可比较一下转过学生可比较一下转过12001200与转与转过过600600时的区别时的区别) )。E= E= /t t求出平均电动势：求出平均电动势：E=3BE=3Ba a/2t/2t； (2)(2)计算感应电动势的瞬时值要用公式计算感应电动势的瞬时值要用公式E=BLvsinaE=BLvsina，且，且a=120a=1200 0、v v2

12、 2=2a/(3t);E=a=2a/(3t);E=a2 2/(3t)/(3t)；图12-3-5如图如图12-3-612-3-6所示，导线全部为裸导线，半径为所示，导线全部为裸导线，半径为r r的圆内有的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B B，一根长度大于，一根长度大于2r2r的导的导线线MNMN以速度以速度v v在圆环上无摩擦地自左匀速滑动到右端在圆环上无摩擦地自左匀速滑动到右端. .电路的固定电路的固定电阻为电阻为R R，其余电阻不计，试求，其余电阻不计，试求MNMN从圆环的左端滑动到右端的过程从圆环的左端滑动到右端的过程中电阻中电阻R R上的电

13、流的平均值及通过的电量。上的电流的平均值及通过的电量。图12-3-6本题粗看是本题粗看是MNMN在切割磁感线，属在切割磁感线，属于于“切割切割”类的问题，要用类的问题，要用E=BLv,E=BLv,但切割但切割杆杆MNMN的有效长度在不断变化，用公式的有效长度在不断变化，用公式E=BLvE=BLv难以求得平均值难以求得平均值. .事实上，回路中的事实上，回路中的磁通量在不断变化，平均感应电动势可由磁通量在不断变化，平均感应电动势可由磁通量的变化来求磁通量的变化来求. . 由于由于=B=BS=BrS=Br；t=2r/v;t=2r/v;由法拉第电磁感应定律，由法拉第电磁感应定律，E=E=/t=Brv

14、/2,t=Brv/2,所以所以I=E/R=BI=E/R=Brvrv/2R,/2R,从而，通过的电量：从而，通过的电量：q=Bq=Brr2 2/R/R。如图如图12-3-712-3-7所示，所示，abcdabcd是一个固定的是一个固定的U U型金属框架，型金属框架，abab和和cdcd边都很长，边都很长，bcbc边长为边长为l l，框架的电阻可不计，框架的电阻可不计，efef是放置在框架是放置在框架上与上与bcbc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动平行的导体杆，它可在框架上自由滑动( (无摩擦无摩擦) )，它的电，它的电阻为阻为R.R.现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应现沿垂直于

15、框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为强度为B B，方向垂直于纸面向里，已知以恒力，方向垂直于纸面向里，已知以恒力F F向右拉导体向右拉导体efef时，时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度。导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度。图12-3-7【解析】【解析】当导体杆向右滑动时，通过回路当导体杆向右滑动时，通过回路efcbefcb的磁通量将发生变化，从而在回路中产生感应的磁通量将发生变化，从而在回路中产生感应电动势电动势E E和感应电流和感应电流I.I.设导体杆做匀速运动时设导体杆做匀速运动时的速度为的速度为v v，根据法拉第电磁感应定律和欧姆，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可

16、知：定律可知：E=BlvE=Blv、I=E/R;I=E/R;而磁场对导体杆的而磁场对导体杆的作用力为作用力为F F安安=BlI,=BlI,且有且有F=FF=F安安，解得匀速滑动时，解得匀速滑动时的速度为：的速度为：v v=FR/B=FR/B2 2l l2 2. .如图如图12-3-812-3-8所示所示, ,长都为长都为l l的金属棒的金属棒OAOA、OBOB和圆弧组成闭和圆弧组成闭合回路，磁感应强度为合回路，磁感应强度为B B的匀强磁场和回路所在平面垂直，保持的匀强磁场和回路所在平面垂直，保持棒棒OAOA和圆弧不动，将棒和圆弧不动，将棒OBOB绕绕O O点以角速度点以角速度顺时针转动，顺时针

17、转动，B B端一直端一直与圆弧接触，求与圆弧接触，求OBOB棒上感应动势的大小；棒上感应动势的大小；【解析】【解析】方法一：在方法一：在t t时间内时间内OBOB扫过的面积扫过的面积s=Rs=R2 2t/2t/2；回路中磁通量的变化量：；回路中磁通量的变化量：=B=Bs s，再由，再由E=E=/t t求出感应电动势，求出感应电动势，则有：则有：E=BRE=BR2 2/2/2；可以将可以将OBOB看做是切割磁感线运动，切割速度为其中点速看做是切割磁感线运动，切割速度为其中点速度度v=L/2v=L/2，则有，则有E=BLv=BLE=BLv=BL2 2/2/2，可见此方法更为简单；因此在，可见此方法更为简单；因此在此题中将圆弧和此题中将圆弧和OAOA去掉后的计算去掉后的计算OBOB产生的感应电动势的结果是一产生的感应电动势的结果是一样的，只不过此种情况下无感应电流样的，只不过此种情况下无感应电流. .图12-3-8