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2008年湖南省邵阳市二中高二物理 第四章 《电磁感应》同步辅导 人教版选修三
《电磁感应》同步辅导
§1 电磁感应 楞次定律
一、电磁感应现象
1.产生感应电流的条件
感应电流产生的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
2.感应电流方向的判定
(1)楞次定律 (2).右手定则
【例1】如图,线圈A中接有如图所示电源,线圈B有一半面积处在线圈A中,两线圈平行但不接触,则当开关S闭合瞬间,线圈B中的感应电流的情况是:( )
A.无感应电流 B.有沿顺时针的感应电流
C.有沿逆时针的感应电流 D.无法确定
【例2】如图所示装置中,cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时,cd杆将向右移动?
A.向右匀速运动 B.向右加速运动
C.向左加速运动 D.向左减速运动
【例3】如图所示,用丝线悬挂闭合金属环,悬于O点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场,会有这种现象吗?
练习:1.如图所示,在两根平行长直导线中,通以同方向、同强度的电流,导线框ABCD和两导线在同一平面内,导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。在运动过程中,导线框中感应电流的方向( )
A.沿ABCD方向不变。
B.沿ADCB方向不变。
C.由ABCD方向变成ADCB方向。
D.由ADCB方向变成ABCD方向。
§2 法拉第电磁感应定律 自感
法拉第电磁感应定律
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即,在国际单位制中可以证明其中的k=1,所以有。对于n匝线圈有。
在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下,由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是:E=BLvsinα(α是B与v之间的夹角)。
【例1】如图所示,长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力F大小; ⑵拉力的功率P; ⑶拉力做的功W; ⑷线圈中产生的电热Q ⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。
【例2】如图所示,竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计)。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m,与导轨接触良好,不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm
【例3】 如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R。从t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,(k0)那么在t为多大时,金属棒开始移动?
二、互感、自感现象
1.互感现象
2.自感现象
【例1】如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法中正确的是( )
A.合上开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮
B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮
C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会熄灭
D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会才熄灭
练习:如图所示,电阻R和电感线圈L的值都较大,电感线圈的电阻不计,A、B是两只完全相同的灯泡,当开关S闭合时 ,下面能发生的情况是( )
A.B比A先亮,然后B熄灭
B.A比B先亮,然后A熄灭
C.A、B一起亮,然后A熄灭
D.A、B一起亮,然后B熄灭
§3 电磁感应与电路规律的综合应用
例1. 两根光滑的长直金属导轨导轨MN、MN平行置于同一水平面内,导轨间距为l,电阻不计,M、M处接有如图所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为C。长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab运动距离为s的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q。求:
(1)ab运动速度v的大小;(2)电容器所带的电荷量q.,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感强度B与时间的关系为比例系数k=0.020T/s,一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在时金属杆所受的安培力.
练习:1、如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是
2、矩形导线框abcd固定在匀
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