第九章第2单元 法拉第电磁感应定律 自感

第九章第2单元 法拉第电磁感应定律 自感内容摘要：

1、第 2 单元 法拉第电磁感应定律 自感一区分物理量1、磁通量 穿过某一面积的磁感线的条数2、磁通量的变化量 2 1 3、磁通量的变化率 单位时间内的磁通量的变化t二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。 这就是法拉第电磁感应定律。 3、 的产生方式：改变 B，改变 S，、改变 B 和 S 的夹角三、推论把 右移动一段距离， L，速度 v，匀强磁场 L，Lv，Bv 时有推广：已知：B，L， 求：E。 222 1例题举例： 【例 1】如图所示，长 2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 2、出磁场的过程中，拉力 拉力的功率 P； 拉力做的功 W； 线圈中产生的电热 Q ；通过线圈某一截面的电荷量 q。 解： 222, 22 与 v 无关注意电热 Q 和电荷 q 的区别，其中 与速度无关。 （这个结论以后经常会遇到）。 q【例 2】如图，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 质量为 m，与导轨接触良好，不计摩擦。 从静止释放后 持水平而下滑。 试求 滑的最大速度 放瞬间 受重力，开始向下加速运动。 随着速度的增大，感应电动势 E、感应电流 I、安培力 F 都随之增大，加速度随之减小。 当 F 3、 增大到 F=，加速度变为零， 反映磁通量变化的快慢2、 电动势的平均值（电动势的平均值和瞬时值）这时 到最大速度。 由 ，可得 2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 导轨间的动摩擦因数为 ，它们围成的矩形边长分别为路的总电阻为 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=（ k0）那么在 t 为多大时，金属棒开始移动。 解：由 = 路中感应电动势是恒定的，电流大小也是恒定的，但由于安培力 F=B=t， 随时间的增大，安培力将随之增大。 当安培力增大到等于最大静摩擦力时， 开始向左移动。 这时有：2121,【例 4】如图所示，水 4、平面上固定有平行导轨，磁感应强度为 B 的匀强磁场方向竖直向下。 同种合金做的导体棒 截面积之比为 21，长度和导轨的宽均为 L， 质量为 m ，电阻为 r，开始时 垂直于导轨静止，不计摩擦。 给 个向右的瞬时冲量 I，在以后的运动中， 最大速度 大加速度 生的电热各是多少。 解：给 量后， 得速度向右运动，回路中产生感应电流， 安培力作用而加速， 安培力而减速；当两者速度相等时，都开始做匀速运动。 所以开始时 加速度最大，最终 速度最大。 全过程系统动能的损失都转化为电能，电能又转化为内能。 由于 截面积之比为 21，所以电阻之比为 12，根据 Q=I 2 ，所以 产生的电热应该是回路中产生的全部电热的 5、 2/3。 又根据已知得 初速度为 ，因此有： ，解得。 2/,2,1 后的共同速度为 I/3m，系统动能损失为 E K=I 2/ 6m，其中 产生电热 Q=I 2/ 9m【例 5】如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为 的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为 B。 一半径为 ，电阻 的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。 当内、外磁场同时由 B 均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量 _。 q解析：由题意知：，1220)，21 2【例 6】如图所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈 A 放在待测处，线圈与测量电量的冲击电流计 G 串 6、联，当用双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表 G 测出电量 Q，就可以。 已知测量线圈共有 N 匝，直径为 d，它和表 G 串联电路的总电阻为 R，则被测处的磁感强度 B 为多大。 解析：当双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得： 2)/(由欧姆定律得： 上述二式可得： 四、自感现象1、 自感由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 产生的电动势叫自感电动势。 电流 I 变化时，自感电动势阻碍电流的变化（当 I 增加，自感电动势反抗 I 的增加，当 I 减小，自感电动势补充 7、 I 的减小）2、 原因导体本身的电流变化，引起磁通量的变化3、自感电动势和自感系数 反映电流变化的快慢自感系数 L 决定于线圈的自身（长度、截面积、匝数、铁芯）自感电动势由 L 和 I 的变化率共同决定单位：亨利 1H10 3 10 3H 自感现象只有在通过电路电流发生变化才会产生在判断电路性质时，一般分析方法是：当流过线圈 L 的电流突然增大瞬间，我们可以把 L 看成一个阻值很大的电阻；当流经 L 的电流突然减小的瞬间，我们可以把 L 看作一个电源，它提供一个跟原电流同向的电流图 2 电路中，当 S 断开时，我们只看到 A 灯闪亮了一下后熄灭，那么 S 断开时图 1 电路中就没有自感电流。 8、能否看到明显的自感现象，不仅仅取决于自感电动势的大小，还取决于电路的结构在图 2 电路中，我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯 A 的阻值，使 S 断开前，并联电路中的电流 S 断开瞬间，虽然 L 中电流在减小，但这一电流全部流过 A 灯，仍比 S 断开前 A 灯的电流大得多，且延滞了一段时间，所以我们看到 A 灯闪亮一下后熄灭，对图 1 的电路，S 断开瞬间也有自感电流，但它比断开前流过两灯的电流还小，就不会出现闪亮一下的现象除线圈外，电路的其它部分是否存在自感现象。 当电路中的电流发生变化时，电路中每一个组成部分，甚至连导线，都会产生自感电动势去阻碍电流的变化，只不过是线圈中产生的自感电 9、动势比较大，其它部分产生的自感电动势非常小而已。 2、自感现象的应用日光灯（1）启动器：利用氖管的辉光放电，起自动把电路接通和断开的作用（2）镇流器：在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压，在日光灯正常发光时，利用自感现象，起降压限流作用。 3、日光灯的工作原理图如下：图中 A 镇流器，其作用是在灯开始点燃时起产生瞬时高压的作用；在日光灯正常发光时起起降压限流作用 B 是日光灯管，它的内壁涂有一层荧光粉，使其发出的光为柔和的白光； C 是启动器，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的 U 形触片组成【例 7】如图所示的电路中， 2是完全相同的灯 10、泡，线圈 L 的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（ A、D ）A合上开关 S 接通电路时， 1后亮，最后一样亮B合上开关 S 接通电路时， 2始终一样亮C断开开关 S 切断电路时， 开开关 S 切断电路时， 2都要过一会才熄灭四、（ ）A线圈中感应电动势每秒增加 2圈中感应电动势每秒减少 2V C线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势保持不变 2. 如图，在匀强磁场中，有一接有电容器的导线回路，已知C=30F， 场以 510s 的速率均匀增强，则电容器 C 所带的电荷量 C 4. 如图所示，平行金属导轨间距为 d，一端跨接电阻为 R，匀强磁场磁感强度为 B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒 11、与导轨成 角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度 v 在导轨上滑行时，通过电阻的电流是 （ ）A B C R D 如图所示，圆环 a 和 b 的半径之比 1，且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环导线的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有 a 环置于磁场中与只有 b 环置于磁场中的两种情况下， 点的电势差之比为多少。 7. 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。