电磁感应现象 -基本概念,本章复习思路,电磁感应现象,一个重要概念-磁通量,两个基本规律,电磁感应定律,楞次定律,一些基本应用,一、磁通量,1、两种定义方法：,定义1：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积 S的乘积叫磁通量。 =BS,注：a、使用于匀强磁场；,b、磁场与面积垂直，如不垂直面积为有效面积， =BSsina,定义2：穿过某一面积的磁感应线的条数。,c、合磁通量的方法。,2、磁通密度,由B= /S，可知：磁感应强度B等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫,练习：,1、判断正误：、磁感应强度B越大的地方就一定越大；、在同一匀强磁场中回路面积越大，则磁 通量就一定越大；、穿过某一回路的磁感线的条数越多， 则该回路的磁通量就一定越大,2.如图所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成角，已知sin=4/5,回路面积为S，磁感应强度为B， 则通过线框的磁通量为( ) A.BS B.4BS/5 C.3BS/5 D.3BS/4,B,3.关于磁通量，下列说法中正确的是( )A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B.穿过某个面积的磁感线的条数越多则磁通量越大C.穿过某一面积的磁通量等于面积S与该处的磁感 应强度B的乘积D.若穿插过某一面积的磁通量为0，则该处的磁感 应强度B也一定为0,B,4、如图12-1-3所示，四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是( ),A,B,C,A.穿过AOB面的磁通量为0B.穿过ABC面和BOC面的 磁通量相等C.穿过AOC面的磁通量为0D.穿过ABC面的磁通量大于 穿过BOC面的磁通量,二、产生电磁感应现象的条件：,利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产生的电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感应电流.,1、电磁感应现象的定义：,2、产生感应电流的条件：,闭合电路；穿过闭合电路的磁通量发生变化；,3、电磁感应现象的实质,产生感应电动势，电路闭合才有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通发生变化感应电动势依然存在.而产生感应电动势的那部分导体相当于电源.,4.磁通发生变化的几种基本情况,回路面积不变，而磁感应强度发生变化；,磁场不变，而回路面积发生变化；,磁场和回路面积均不变，但回路平面与 磁场的方向发生了变化；,闭合电路的一部分做切割磁感线的运动.,练习：,1.线圈在长直导线电流的磁场中，做如图12-1-1的运动：A向右平动；B向下平动；C绕轴转动(边bc向外)；D从纸面向纸外做平动，E向上平动(边bc上有个缺口)；则线圈中有感应电流的是( ),BCD,2.下列关于电磁感应的说法中正确的是( ) A.只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产生感应电流 B.只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就产生感应电流C.闭合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度发生变化，线圈中就产生感应电流D.闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生变化，线圈就产生感应电流,D,三、感应电动势的大小：,1、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。E =n/t,说明：,（1）E=n /t在中学阶段通常是计算一段时间内的感应电动势的平均值，,（2）一般可包括三种情况：回路面积S不变，而磁感应强度B变化，则有 E=nSB/ t；磁感应强度B不变，而回路面积S变化，则有 E=nBs / t ；回路面积与磁感应强度B均保持不变，但回路平面在磁场中转动引起磁通量的变化.,2. 切割磁力线运动时：,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=Bl 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.,说明：（1）此公式中为速度与磁场平面间的夹角.在v垂直于B，也垂直于L，且L也垂直于B时，可简化为E=BLv。 （2）此公式一般用于匀强磁场(或导体所在位置的各点B均相同)，且导体各部分的速度均相同的情况.若切割速度v不变，则E为恒定值；若切割速度为瞬时值，则E为瞬时电动势.该公式即可求平均电动势，也可求瞬时电动势.,1、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，产生的感应电动势一定越大,C F,练习：,解: E=n/t,I= E /R,q=I t = n / R,D,3. A、B两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径rA=2rB ，内有如图所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中的感应电动势之比 AB= ，产生的感应电流之比 IAIB 。,1:1,1:2,4、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=4S/2S=2,2：1,5、有一边长为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,6、 如图示，匀强磁场竖直下下，一根直导线ab在水平桌面上，以匀速率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,7、 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/,8将一条形磁铁插入螺线管线圈,第一次插入用0.2秒，第二次插入用0.4秒，并且两次起始和终了位置相同，则（ ）,A. 第一次磁通量变化比第二次大 B. 第一次磁通量变化比第二次快C. 第一次产生的感应电动势比第二次大 D. 若断开电键S，两次均无感应电流,B C D,两次线圈中磁通量之比为 ，感应电动势之比为 ，电流强度之比为 ，通过线圈的电量之比为 ， 线圈放出的热量之比为 。,解： 相同。 1 / 2 =1:1,1:1,E=n/t 1/ t E 1 / E2 = t2 / t1 = 2：1,2 : 1,I= E/R E I1 / I2= E1 / E2 = 2：1,2 : 1,q=I t = Et /R = n/ R q1 / q2 = 1：1,1:1,Q=I2 R t E 2 t Q1 /Q2 = 2：1,2 : 1,9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 Wbs，,E=n/t =12.8V,10、 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 AO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,11. 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,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。,对楞次定律的理解及解题的步骤,右手定则,四、感应电流的方向：,1、楞次定律中“阻碍”的含意：,阻碍不是阻止；可理解为“增反、减同”,2. 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） 利用安培定则确定感应电流的方向,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。,