1、,电磁感应,1. 磁通量的定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度B与面积S的乘积， 叫作穿过这个面的磁通量， 简称磁通,如果平面跟磁场方向夹角为，我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面从图中可以看出，穿过斜面和投影面的磁感线条数相等，即磁通量 相等,=BS,则 =BS sin 为平面跟磁场方向夹角,如果用表示磁通量， 则有,一 、磁通量,2. 磁通量的单位,-韦伯，简称韦，符号是Wb。 1Wb1T1m2,3. 磁通密度: 从=BS可以得出B=/S ，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此常把磁感应强度叫做磁通密度，并
2、且用Wb/m2作单位。1T=1 Wb/m2=1N/Am,4.磁通量是标量,但是有正负。如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负。,练习：下列有关磁通量的论述中正确的是（ ） A磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线 圈的磁通量越大 C穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大,D,如图所示，矩形线框abcd，处于磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中，线框面积为S=0.3m2，线框从图示位置转过60，线框中磁通量变化量为 ，线框在后来位置时磁通密度为 。,线框处于匀强磁
3、场中，各处的磁感强度的大小、方向均相同，所以B=0.2T。磁通密度就是磁感应强度B.,解析：线框在图示位置时、磁感强度B与线框平面垂直，磁通量1=BS=0.20.3=0.06Wb， 当线框转过60时，线框在与磁感线垂直平面的投影面积为Scos 60 ，此时磁量2=BScos 60=0.03Wb, 所以= 2 1 =-0.03Wb。,若转过900,1800,磁通量的变化量分别为多少?,如图示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为，当线圈绕其一边顺时针转过90o到达竖直位置b的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？,解：在位置a，1=BS cos,注意：磁通量有正
4、负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负.,=BS(cos+ sin),在位置b，2= - BS sin,如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线圈 a 、b 、 c，当 a 线圈中有电流通过时，它们的磁通量 分别为 a、 b 、与c ,下列说法正确的是： ( ),A. a b c B. a b c C. a c b D. a c b,B,感应电流方向的判定,一. 电磁感应现象-产生感应电流的条件,2.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,有感 应电流产生.,1.闭合电路中的磁通量发生变化时,有感应电流产生.,二.感应电流的方向:,(1).右手定则:(判定导体切割
5、磁感线时的感应电流方向),(2).楞次定律,表述一：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁 场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。,表述二：感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动。,表述三：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因,1. 对楞次定律的理解：,从磁通量变化的角度看：,感应电流总要阻碍磁通量的变化,从导体和磁体的相对运动的角度来看：,感应电流总要阻碍相对运动,2、楞次定律中“阻碍”的含意：,阻碍不是阻止；可理解为“增反、减同”,3. 应用楞次定律解题的步骤：,（1）明确原磁场方向,（2）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化,（3） 由楞次定律确定感应电流的磁场方向,（4） 利用安培定则
6、确定感应电流的方向,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是 将线框向左拉出磁场 以ab边为轴转动（小于90） 以ad边为轴转动（小于60） 以bc边为轴转动（小于60） 以上判断正确的是 A B C D,A,产生的电流方向如何?,若要产生相反方向的电流即adcba,则矩形线框该如何运动?,P174/例1. 导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何流动？,解：画出磁场的分布情况如图示：,开始运动到A位置，向外的磁通量增加，I 的方向为顺时针，,当dc
7、边进入直导线右侧，直到线框在正中间位置B时，向外的磁通量减少到0， I 的方向为逆时针，,接着运动到C，向里的磁通量增加，I 的方向为逆时针，,当ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，I 的方向为顺时针。,所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针，然后又为顺时针。,如图所示，在两根平行长直导线M、N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，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向： ( ) (A)沿abcda不变；(B)沿dcbad不变；(C)由abcda变成dcbad；(D)由dcbad变成abcda。,分析：画出
8、磁感应线的分布情 况如图示，,自右向左移动时，感应电流的磁场向外，,所以感应电流为逆时针方向。,B,例2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈II：( )(A)无感应电流；(B)有顺时针方向的感应电流；(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。,C,来拒去留,如图所示，a、b、c、d为四根相同的铜棒，c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在c、d棒上，它们接触良好，O点为四根棒围
9、成的矩形的几何中心，一条形磁铁沿竖直方向向O点 落下，则ab可能发生的情况是： ( )(A) 保持静止 ；(B) 分别远离O点；(C) 分别向O点靠近；(D) 无法判断。,C,思考：1. 下图中，若磁场不变，使a 向右运动，则b将向 运动。,右,2. 若B 减少，ab将如何运动？,答：分别向两边远离,在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，如图示（纸面即水平面），在垂直纸面方向有一匀强磁场，则以下说法中正确的是： （ ）,A. 若磁场方向垂直纸面向外并增加时， 杆ab将向右移动。 B. 若磁场方向垂直纸面向外并减少时， 杆ab将向右移动。 C. 若磁场方向垂直纸面向里并增加时，
10、 杆ab将向右移动。 D.若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移动。,点拨：=BS，杆ab将向右移动 ， S增大， 增大，只有B减小，才能阻碍增大,B D,例5. 如图所示，两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是：( )(A)同时向左运动，距离增大；(B)同时向左运动，距离不变；(C)同时向左运动，距离变小；(D)同时向右运动，距离增大。,C,例4 . 如图示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下列说法正确的是： （ ） A. 圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方
11、时大于g， B. 圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g， C. 圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g， D. 圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g.,B,例1. 在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是：(如图所示) ( ) (A) 先由PQ，再由QP；(B) 先由QP，再由PQ；(C) 始终由QP；(D) 始终由PQ。,C,如图所示，发现放在光滑金属导轨上的ab导体向右移动，其可能的原因是( ) 闭合S的瞬间 断开S的瞬间 闭合S后，减少电阻R时 闭合S后，增大电阻R时 以上判断正确的
12、是 A B C D,A,法拉第 电磁感应定律,1. 法拉第电磁感应定律,a. 如果磁感应强度B不变,磁通量的变化是由于闭合 电路的面积发生变化而引起的,则有,b. 如果闭合电路的面积不变,磁通量的变化是由于磁 感应强度B发生变化而引起的,则有,c. 如果磁通量的变化是由于磁感应强度B和闭合电路的面积共同 发生变化而引起的,则有,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。 -,E=nBS/t,E=n S B/t,E =n(BS) / t,E =n/t,2. 切割磁感线运动时-,a.导体平动时, E=Bl vsin 为B和v 之间的夹角,若B、v、l 三者两两垂直，则 E=B
13、l v,b. 导体棒以端点为轴,在垂直于磁感应线的匀强磁场 中匀速转动, E=1/2 Bl 2,c. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的任意轴匀速转动时, E=nBSsin . 为线圈平面和中性面之间的夹角.,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.,关于线圈中产生的感应电动势，下列叙述中正确的是 ( ) A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。 B.穿过线圈的磁通量增量越大，感应电动势越大。 C.磁通量减少得越快，感应电动势越大。 D.磁通量为0 时，感应电动势也为0。 E.线圈中磁通量变化越大，感应电动势一定越大 F.线圈中磁通量变化越快，感应电动势越大 G.线圈放在磁感强度越强的地方，产
14、生的感应电动势一定越大,C F,注意:,1. 、 、 /t 的区别:,变化的物理量达到最大时,其对时间的变化率等于0,矩形形线框abcd绕OO轴在磁感强度为0.2T的匀强磁场中以2 rs 的转速匀速转动，已知ab =20cm，bd=40cm，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转 过90，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势为多少？,解：,转过90时，线圈中磁通量的变化量=BS-0=0.016Wb.,周期为 T=1/2=0.5s,t =1/4 T=0.125s,/t =0.016/0.125 =0.128 Wb/s，,E=n/t =12.8V,有
15、一边长为l、匝数为n 、电阻为R的正方形闭合线框，处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转180，求在这个过程中通过导线横截面的电量。,解：将线框转过180，则穿过线框的磁通量的 变化量大小是, =2BS=2Bl 2,这个过程中产生的感应电动势为,E=n /t,感应电流 I= E/R,所以电量 q=I t = n / R =2nBl 2/R,如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比是多大？感应电流之比等于多少？,解：设正方形边长为2a，则圆环半径为a，,两者
16、面积之比为 S1/S2=4a2/ a2=4/,电阻之比为 R1/R2=8a/2 a=4/,E =/t =SB/t S,E1 / E2= S1/S2=4a2/ a2=4/,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3的电阻，导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0/m的金属棒ab。金属棒与导轨正交放置，交点为c、d。当金属棒以速度v=4.0m/s向右做匀速运动时，试求：（1）电阻R中的电流强度大小和方向（2）使金属棒做匀速运动的外力（3）金属棒ab两
17、端点间的电势差,d,0.4A R中电流方向从N流向Q,0.02N,0.32V,切割型：,用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b，它们的半径之比ra：rb2：1，连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计，均匀变化的磁场具有理想的边界如图所示，磁感应强度以恒定的变化率变化.那么当a环置于磁场中与b环置于磁场中两种情况下，A、B两点电势差之比U1 / U2为 .,解: 设小圆电阻为R, 则大圆电阻为2R,小圆面积为S, 大圆面积为4S.分别画出等效电路如图:,E= /t =S B/ tS,由闭合电路欧姆定律对上图 U1= E 1/ 3,对下图 U2= 2E 2/ 3,U1 / U2= E 1 /2E 2
18、=4S/2S=2,2：1,例2. 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图所示,则线圈中 A0时刻感应电动势最大 BD时刻感应电动势为零 CD时刻感应电动势最大 DO至D时间内平均感生电动势为0.4V,A B D,例5.一个N 匝圆线圈，放在磁感强度为B 的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍 C将线圈半径增加一倍 D适当改变线圈的取向,解： E =N /t = NSB/t= sin 30 NS B/tI= E
19、/R,线圈匝数增加一倍， E 和电阻R 都增大一倍，I 不变。,线圈面积增加一倍， E 增大到2 倍， R增大到 倍，I 增大 到 倍,线圈半径增加一倍， E 增大到4倍，R增大到2倍， I 加倍.,改变线圈的取向，使线圈平面跟磁感强度垂直。E 增大一倍， R 不变，I 加倍。,C D,如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈A处的磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。磁感应强度随时间变化的规律是B=（6-0.2t)T，已知电路中的R1=4，R2=6，电容C=30F，线圈A的电阻不计，求：（1）闭合S后，通过R2的电流强度大小及方向。（2）闭合S一段时间后，再断开S，S断开后通过R2的电荷量是多少？
20、,（1）0.4A 由上而下,（2）7.210-5C,例4. 如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带 _ 电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率 为 。 (设线圈的面积为S),解：分析粒子的受力情况如图：,由平衡条件得 qE=qU/d=mg,由楞次定律，上板带正电，E向下,粒子带 负电,由法拉第电磁感应定律 U=n /t =nS B /t, B /t =U/nS=mgd/nqS,负,mgdnqS,例2. 如图示，匀强磁场竖直向下，一根直导线ab在水平桌面上，以匀
21、速率v向右垂直磁感应线滑入匀强磁场中，做切割磁感应线运动，不考虑空气阻力，直导线ab在下落过程中产生的感应电动势将会：( ) A.逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 为0 D. 保持不变,解： E=Bl vt sin = Bl vx,ab做平抛运动， 水平速度保持不变， 感应电动势保持不变。,D,A,自感,5.自感线圈的作用：通过线圈中的电流不能突变,6.自感现象的应用：日光灯电路、LC振荡电路等，,7.自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很强的电路瞬间形成电弧，必须采用特制的安全开关；精密线绕电阻为了消除使用过程中电流变化引起的自感现象，采用双线绕法。,电路如图所示，A1和A2是完
22、全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略下列说法中正确的是（ ）,A,B,例、 如图示电路，合上S时，发现电流表A1向右偏，则当断开S的瞬间，电流表A1 、 A2指针的偏转情况是： （ ） A. A1向左，A2向右 B. A1向右，A2向左 C. A1 、A2都向右 D. A1 、A2都向左,解：合上S后稳定时，R2和L中电流方向向右,断开S的瞬间， L中电流不能突变，仍然向右，,通过闭合回路中的电流为逆时针方向， A1中电流方向与原来相反。,所以 A1向左，A2向右,A,例4. 如图14所示的电路，L1和L2是两个相同的小电珠，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在电键
23、S接通时，_灯先亮；S断开时，_灯先熄灭。,L1,L2,例2. 如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（ ）A. 有阻碍电流的作用，最后电流由I0 减少到零B. 有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C. 有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D. 有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2 I0,线圈中的电流不能突变,D,如图示a、b的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则 （ ） A. 在电路a中，断开S后，A将逐渐变暗 B. 在电路a中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗 C. 在电路b中，断开S后，A将逐渐变暗 D. 在电路b中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗,A D,如图所示，是测量自感系数L很大的线圈直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的电压，在测量完毕后，将电路解体时应 （ ） A. 先断开S1 B. 先断开S2 C. 先拆除电流表 D. 先拆除电阻R,B,
