电磁感应A
磁场电磁感应A卷
一、填空题
1.如图所示的A、B圆环，A环通电，A、B环共面且彼此绝缘，图中
所示区域I、Ⅱ面积相等.问Ⅰ中的磁通量φ(填“<”、“>”或
“一”)Ⅱ中的磁通量φ2.
答案：>
2.如图所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平
地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里.当棒中通以向右的
电流I时，弹簧缩短Δy；若通以向左的电流，也是大小等于I时，
弹簧伸长Ay，而磁感应强度B＝.
答案：2kΔy/IL
3.有一块电磁铁，在它的两极间的圆柱形区域内产生0.2T的匀强磁
场，圆柱的横截面的半径为5.0cm.如图所示，一根载有20A电流的
导线穿过这一区域，和圆柱轴线相交且垂直，则导线所受的磁场力大
小为.如果这一根导线跟圆柱轴线垂直，且相距3.0cm，则
导线所受的磁场力大小为.
答案：2.4N，1.9N
4.如图所示，在水平放置的平行轨道上，有一导体棒ab可
在导轨上无摩擦滑动，闭合开关S，ab棒将向的
方向运动；若要维持ab棒不动，则加在棒上的外力方向应
为.
答案：水平向右，水平向左
5.图所示的是用电子射线管演示带电粒子在磁场中受到磁场力
的实验装置.图中虚线是高速电子流的运动轨迹.那么，A端应
接在直流高压电源的极上，C为蹄形磁铁的极.
答案：负极，N
6.飞机以速度v＝900km/h在水平方向上飞行，如果地磁场的
磁感应强度的竖直分量为5.0×105T，飞机翼长L＝12m，则机
翼两端产生的电势差为.
答案：0.15V
7.为了探测钢梁或钢轨的结构是否均匀，有时采用一种由原、
副线圈跟电源、电流表组成的探测仪，如图所示.检查时把线圈
套在钢梁或钢轨上，并且沿着它移动，当移到结构不均匀的地
方，电流表的指针就会摆动，也就是有电流通过，怎样解释这
个现象?
答案：略
8.电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如
图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，
就已经制成了能把质量为2.2g的弹体(包括金属杆
EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹速度
大小约为2km/s).若轨道宽为2m，长为100m，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为T，磁场力的最大功率为W(轨道摩擦不计).
答案：55T，1.1×107W(提示:Fs＝mv2/2，F＝BIL，联解两式得B＝55T，P＝Fv＝1.1×107W)
二、选择题
9.Wb/m2为磁感应强度的单位，它和下面哪一个单位相同? ( )
A.N/(A·m).
B.N·A/m.
C.N·A/m2.
D.N/(A·m2).
答案：A
10.边长为h的正方形金属导线框，以图中所示的位置由静止开始下落，
通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直与线框平面，磁场区域宽度
为H，上下边界如图中虚线所示，且H>h.从线框开始下落，到完全穿过
磁场区的全过程中( )
A.线框中总有感应电流存在.
B.线框受到磁场力的合力方向有时向上，有时向下.
C.线框运动的方向始终向下的.
D.线框速度的大小不一定总是在增加.
答案：C、D
11.一条竖直放置的长直导线，通以由下向上的电流，在它正东方某点的磁场方向( )
A.向东.
B.向西.
C.向南.
D.向北.
E.向上.
F.向下.
答案：D
12.一根通有电流为J的直铜棒MN，用软导线挂在磁感应强度为B
的匀强磁场中，如图所示.此时悬线中的张力大于零而小于直铜棒的
重力.下列哪些情况下，悬线中的张力等于零? ( )
A.不改变电流方向，适当减小电流的大小.
B.保持原来电流不变，适当增强磁感应强度的大小.
C.使原来的电流反向，适当减小磁感应强度的大小.
D.使原来的磁场反向，使电流反向，且适当增加电流的大小.
答案：A、B、D
13.如图所示，长直导线固定且通以恒定电流I，与它同平面的右侧放一矩
形线框abcd，现将线框由位置甲移到位置乙，第一次是平移，第二次是以
bc边为轴旋转180°，关于线框中两次产生的感应电流方向和通过线框截
面的感应电量Q的说法正确的是( )
A.两次均是abcda方向.
B.第二次电流方向先是abcda，后是沿
badcb.
C.Q1＝Q2.
D.Q1 答案：A、D 14.闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落直至穿过线圈.在此过程中，下列说法正确的是 ( ) A.磁铁下落过程机械能守恒. B.磁铁的机械能增加. C.磁铁的机械能减少. D.线圈增加的热能是由磁铁减少的机械能转化而来的. 答案：C、D 15.图中，处于匀强磁场中的通电矩形线圈平面跟磁感线平行，线圈 在磁场力作用下，从图示位置起转动90°的过程中，线圈所受的 ( ) A.磁场力逐渐变大. B.磁力矩逐渐变大. C .磁场力逐渐变小. D .磁力矩逐渐变小. 答案：D 16.如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场有理想界面，用力将矩形线 圈从磁场中匀速拉出磁场，在其他条件不变的情况下( ) A .速度越大时，拉力做功越多. B .线圈长L 1越大时，拉力做功越多. C .线圈宽L 2越大时，拉力做功越多. D .线圈电阻越大时，拉力做功越多. 答案：A 、B 、C 17.如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd 构成回路，导线所 围成区域内有一垂直纸面向里变化的匀强磁场，螺线管下方水平 桌面上有一导线圆环，导线abcd 所围成区域内磁场的磁感应强度 按图中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向 上的磁场作用力. ( ) 答案：A 三、实验题 18.一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流人时，指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联，试就如图中各图指出: (1)图(a )中灵敏电流计指针的偏转方向为 . (2)图(b )中磁铁下方的极性是 . (3)图(c )中磁铁的运动方向是 (4)图(d )中线圈从上向下看的绕制方向是 . 答案：(1)偏向正极(2)S 极(3)向上(4)顺时针绕制 四、证明和计算题 19.试根据法拉第电磁感应定律t E ??Φ=，推导出导线切割磁感线(即在B ⊥L ，v ⊥L ，v ⊥B 条件下，如图所示，导线ab 沿平行 导轨以速度v 匀速滑动)产生感应电动势大小的表达式E ＝BLv . 答案：设金属滑棒ab 在Δt 时间内运动距离为d ，则在时间内闭 合电路增加的面积为ΔS ＝ld ＝lvΔt ，因为B ⊥L ，B ⊥v ，所以在Δt 时间内闭合电路中磁通量的增加量为Δφ＝BΔS ＝BlvΔt .由法拉第电磁感应定律，金属滑棒中产生的感应电动势应为E ＝Δφ/Δt ＝BlvΔt /Δt ＝Blv 20.图为电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆形管 道外加一匀强磁场区域，当管中的导电流体过此磁场区域时，测量出管壁上的a 、b 两点之间的电动势E ，就可以知道液体的流量Q (单位时间内流过液体的体积).已知管的直径为D ，磁感应强度为B ，试推出Q 与E 的关系表达式. 答案：Q ＝πDE /4B ，(提示:由Q ＝vS ＝vπD 2/4和E ＝BDv ，联解得Q ＝πDE /4B ) 21.如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下 的匀强磁场分布在宽度为L 的区域内，现有一个 边长为a (a 速v 0垂直磁场边界滑过磁场后，速度变为v (v 求: (1)线框在这过程中产生的热量. (2)线框完全进入磁场后的速度v ’. 答案：缺. 22.在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L 、质量为m 的直导线棒，一匀强磁场垂直斜面向下，如图所示.当导体棒内通有垂 直纸面向里的电流I 时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度B 的大小为多少? 答案：IL mg 2 23.如图所示，电动机牵引一根原来静止的长L ＝1m 、质量 M ＝0.1kg 的导体棒AB ，其电阻R ＝1Ω，它架在处于磁感 应强度B ＝1T ，竖直放置的“Ⅱ"形框架上，磁感线与框架 平面垂直，当AB 棒上升h ＝3.8m 时获得稳定速度，导体 棒产生的热量为2J .电动机牵引棒时电压表、电流表的示数 分别为7V 、1A .电动机内阻r ＝1Ω，框架的电阻及一切摩擦 不计，g 取10m /s 2，求: (1)棒能达到的稳定速度. (2)棒从静止到达稳定速度所用的时间. 答案：2m /s ，1s 24.如图所示，在倾角θ＝30°，相距L ＝1m 的光滑轨道上 端连有一电阻R ＝9Ω，整个轨道处于垂直轨道方向的磁感应 强度B ＝1T 的匀强磁场中，现在轨道上由静止释放一质量m ＝100g ，电阻r ＝lΩ的金属棒，当棒下滑s ＝5m 时恰好达到 最大速度，不计导轨电阻.求: (1)棒下滑的最大速度. (2)电路在这个过程中产生的热量. 答案：(1)滑棒在下滑过程中速度最大时，加速度a 为零，此时有:mgsinθ＝B 2L 2v m /(R +r )，由此可解得最大速度v m ＝mgsinθ(R +r )/B 2L 2＝5m /s (2)由功能关系可求出滑棒在下滑过程中产生的热量Q ＝mgssinθ－mv m 2/2＝1.25J . 大学物理吴百诗习题答案 电磁感应 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020 法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示，一半径a ＝，电阻R ＝×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与回路面积的法向之间的夹角为π/3，若磁场变化的规律为 T 10)583()(42-?++=t t t B 求：（1）t ＝2s 时回路的感应电动势和感应电流； （2）最初2s 内通过回路截面的电量。 解：（1）θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ，V 102.35-?-=i ε，A 102100.1102.32 3 5---?-=??-= =R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 （2）42 2123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。大回路中有电流I ， 小的回路在大的回路上面距离x 处，x >>R ，即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系；（2）当x ＝NR （N 为一正数），求小回路内的感应电动势大小；（3）若v ＞0，确定小回路中感应电流方向。 解：（1）大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02 232 2() IR B R x μ= +，方向竖直向上。 R x >>时，2 03 2IR B x μ= ，22 203 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= （2）224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=，x NR =时，2024 32i Ir v R N πμε= 图 10- 论电磁感应的发现历程 古之成大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。昔禹之治水，凿龙门，决大河，而放之海。方其功之未成也，盖亦有溃冒冲突可畏之患，惟能前知其当然，事至不惧而徐为之图，是以得至于成功。电磁感应的发现与发展，凝结了无数人的智慧。 伟大的哲学家康德曾经说过：“各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。”在1820年，丹麦物理学家、化学家奥斯特在一次实验中发现了电流的磁效应，这一惊人发现使当时整个科学界受到很大的震动，从此拉开了电磁联系的序幕，“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。” 奥斯特发现电流的磁现象后不久，各国各地的科学家们展开了对称性的思考：电和磁是一对和谐对称的自然现象，既然存在磁化和静电感应现象，那么磁体或电流也应能在附近导体中感应出电流来。于是，当时许多著名的科学家如法国的安培、菲涅尔、阿拉果和英国的沃拉斯顿等都纷纷投身于探索磁与电的关系之中。 仅仅空有满腔热血是远远不够的，还需要有科学的方法以及持之以恒的毅力，勇于突破思维的局限。安培曾做了很多实验，以期能实现“磁生电”，但他把分子电流理论看的 过分重要，完全被自己的理论囚禁起来了，以致尽管在一次实验中展现出了磁生电的迹象，但却没有引发他的正确认识。 1823年，瑞士物理学家科拉顿曾企图用磁铁在线圈中运动获得电流。他把一个线圈与电流计连成一个闭合回路。为了使磁铁不至于影响电流计中的小磁针，特意将电流计用长导线连后放在隔壁的房间里，他用磁棒在线圈中插入或拔出，然后一次又一次地跑到另一房间里去观察电流计是否偏转。由于感应电流的产生与存在是瞬时的暂态效应，他当然观察不到指针的偏转，发现电磁感应的机会也失之交臂。 为了证明磁能生电，1820年至1831年期间，法拉第用实验的方法探索这一课题，最初也是像上述物理学家一样，利用通常的思想方法，做了大量的实验，但磁生电的迹象却始终未出现。失败并没有使他放弃实验，因为他坚信自然力是统一的、和谐的，电和磁是彼此有关联的。 1825年，斯特詹发明了电磁铁，这给法拉第的研究带来了新的希望。1831年，法拉第终于在一次实验中获得了突破性进展。而这次实验就是著名的法拉第圆环实验。 这一实验使法拉第豁然开朗：由磁感应电的现象是一种暂态效应。发现了这一秘密后，他设计了另外一些实验，并证实了自己的想法。就这样经过近10年的思考与探索，法拉第克服了思维定势采用了新的实验方法，终于发现了电磁 学年必修3高二物第三章理知识点之电磁感应电磁感应是一个能量转换过程，例如可以将重力势能，动能等转化为电能，热能等。小编准备了必修3高二物第三章理知识点，希望你喜欢。 1.电磁感应现象 利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0。 (2)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：=BS。如果面积S与B不垂直，应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S，即=BS，国际单位：Wb (2)求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时， 穿过该面的磁通量为正。反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。 ③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即增反减同。 ④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种： ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 第一章电磁感应 一、电磁感应的发现 教学目标： 1.知识与技能： （1）知道电磁感应现象，了解利用不同磁体的磁场产生感应电流的方法； （2）知道感应电流的产生是由于穿过闭合回路的磁通量发生改变而引起的； （3）了解电源电动势的概念，知道感应电流大小是由感应电动势大小决定的。 2．过程与方法： (1)由课文第一句“奥斯特发线电流的磁效应”入手，引导学生逆向思维思考，让学生领会科学研究中逆向思维的途径与重要性； （2）探究产生感应电流的三种不同的方法，经历科学研究的主要环节，通过探究实验，观察实验现象，分析实验结果，获得科学探究的感性认识； （3）初步认识对比与归纳是物理思维的两种基本形式； （4）通过对“感应电流的产生是由于穿过闭合回路的磁通量变化而引起”内容的学习，了解抽象、概括等思维形式在物理定律发现中的重要性。 3.情感、态度与价值观 了解科学发现对社会文明进程的巨大推动作用,激发学生的求知欲和探究精神;在探究过程中学习合作与交流 教学重点、难点： （1）探究产生感应电流的三种不同的方法，归纳、总结出产生感应电流的条件； （2）正确理解产生感应电流的条件。 教具准备与教学方法 （1）灵敏电流计、大小螺线管、线圈、导线、开关、滑动电阻、电源、条形磁铁，蹄形磁铁； （2）运用实验探究、启发引导、对比与归纳等教学方法。 教学设计思路 本设计的基本思路是：以实验创设情景，激发学生的好奇心。通过对问题的讨论，引入学习电磁感应现象。本设计强调问题讨论、交流讨论、实验研究、教师指导等多种教学策略的应用，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育。通过学生主动参与，培养其分析推理、比较判断、归纳概括的能力，使之感受猜想、假设、实验、比较、归纳等科学方法的重要作用；感悟科学家的探究精神，提高学习的兴趣。 新课教学 1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们的观察与思考来发现。例如摩擦生热则表明了机械运动与热运动是互相联系的，奥斯特之所以能够发现电流产生磁场，就是因为他相信不同自然现象之间是互相联系和互相转化的。自奥斯特发现电能生磁之后，历史上许多科学家都在研究“磁生电”这个课题。介绍瑞士物理学家科拉顿的研究。 法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示，一半径a ＝0.10m ，电阻R ＝1.0×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与 回路面积的法向之间的夹角为π/3，若磁场变化的规律为 T 10)583()(4 2-?++=t t t B 求：（1）t ＝2s 时回路的感应电动势和感应电流； （2）最初2s 通过回路截面的电量。 解：（1）θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ，V 102.35 -?-=i ε，A 10210 0.1102.323 5---?-=??-==R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 （2）422 123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。大回路中有电流I ，小的回路在大 的回路上面距离x 处，x >>R ，即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系；（2）当x ＝NR （N 为一正数），求小回路的感应电动势大小；（3）若v ＞0，确定小回路中感应电流方向。 解：（1）大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02232 2()IR B R x μ= +，方向竖直向上。 R x >>时，2 03 2IR B x μ= ，22 2 03 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= （2）224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=，x NR =时，2024 32i Ir v R N πμε= （3）由楞次定律可知，小线圈中感应电流方向与I 相同。 动生电动势 10-3 一半径为R 的半圆形导线置于磁感应强度为B 的均匀磁场中，该导线以 速度v 沿水平方向向右平动，如图10-3所示，分别采用（1）法拉第电磁感应定律和（2）动生电动势公式求半圆导线中的电动势大小，哪一端电势高？ 解：（1）假想半圆导线在宽为2R 的U 型导轨上滑动，设顺时针方向为回路方向， 在x 处 2 1(2)2m Rx R B π=+Φ，∴22m d dx RB RBv dt dt εΦ=-=-=- 由于静止U 型导轨上电动势为零，所以半圈导线上电动势为 2RBv ε=- 负号表示电动势方向为逆时针，即上端电势高。 图10-2 电磁感应现象及电磁在生活中的应用 摘要：电磁感应，也称为磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。 电磁反应是一个复杂的过程，其运用到现实生活中的技术（例如：电磁炉、微波炉、蓝牙技术、磁悬浮列车等等）。是经过很多人的探索和努力一步一步走到现在的。 正文： 电磁感应的定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 电磁感应的发现：1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A 接直流电源，线圈B接电流表，他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现，铁环并不是必须的。拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就，是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念，支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。 电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，乃是电磁学中伟大的成就之一。它不仅让我们知道电与磁之间的联系，而且为电与磁之间的转化奠定了基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V。 磁通量：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。(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。 (2)公式：Φ＝BS 当平面与磁场方向不垂直时： Φ＝BS⊥＝BScosθ（θ为两个平面的二面角） (3)物理意义 9-1两个半径分别为R 和r 的同轴圆形线圈相距x ，且R >>r ，x >>R ．若大线圈通有电流I 而小线圈沿x 轴方向以速率v 运动，试求小线圈回路中产生的感应电动势的大小． 解：在轴线上的磁场 () ()2 2 003 3 2 2 2 22IR IR B x R x R x μμ= ≈ >>+ 3 2 202x r IR BS πμφ= = v x r IR dt dx x r IR dt d 4 22042202332πμπμφ ε=--=-= 9-2如图所示，有一弯成θ 角的金属架COD 放在磁场中，磁感强度B ? 的方向垂直于金属架 COD 所在平面．一导体杆MN 垂直于OD 边，并在金属架上以恒定速度v ?向右滑动，v ? 与 MN 垂直．设t =0时，x = 0．求当磁场分布均匀，且B ? 不随时间改变，框架内的感应电动势i ε． 解：12m B S B xy Φ=?=?,θtg x y ?=,vt x = 22212/()/i d dt d Bv t tg dt Bv t tg ε?θθ=-=-=?，电动势方向：由M 指向N 9-3 真空中，一无限长直导线，通有电流I ，一个与之共面的直角三角形线圈ABC 放置在此长直导线右侧。已知AC 边长为b ，且与长直导线平行，BC 边长为a ，如图所示。若线圈以垂直于导线方向的速度v 向右平移，当B 点与直导线的距离为d 时，求线圈ABC 内的感应电动势的大小和方向。 解：当线圈ABC 向右平移时，AB 和AC 边中会产 生动生电动势。当C 点与长直导线的距离为d 时，AC 边所在位置磁感应强度大小为：02() I B a d μπ= + AC 中产生的动生电动势大小为： x r I R x v C D O x M θ B ? v ? 自感现象涡流 课后训练案巩固提升 A组(20分钟) 1.关于自感电流,下列说法正确的是() A.自感电流一定与线圈中电流方向相反 B.自感电流一定与线圈中的电流方向相同 C.自感电流可能与线圈中的电流方向相反,也可能相同 D.线圈中只要有电流通过,就一定会产生自感电流 解析:线圈中电流发生变化时,会产生自感电动势,阻碍电流的变化,可能与线圈中的电流方向相反,也可能相同。 答案:C 2.下列说法中正确的是() A.电路中电流越大,自感电动势越大 B.电路中电流变化越大,自感电动势越大 C.线圈中电流均匀增大,线圈的自感系数也均匀增大 D.线圈中的电流为零时,自感电动势不一定为零 解析:在自感一定的情况下,电流变化越快,自感电动势越大,与电流的大小、电流变化的大小没有必然的关系,A、B项错;线圈的自感系数是由线圈本身的性质决定的,与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等有关,而与线圈的电流的变化率无关,C项错。 答案:D 3.下列哪些做法是为了减少涡流的产生() A.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯 B.电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成 C.在电磁冶金中,把交变电流改成直流 D.一些大型用电器采用特制的安全开关 解析:在电动机、变压器中,为增强磁场,把绕组都绕在铁芯上,以增强磁场,但铁芯中会产生很强的涡流,为了减少涡流,铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成,将硅钢片表面进行处理,生成不导电的氧化层,相互绝缘,可进一步减少涡流,所以A项不符合题意,B项符合题意;电磁冶金利用产生的涡流,而只有当空间中磁通量变化的时候,才会有涡流产生,直流电流稳定,产生的磁场也稳定,是不会引起涡流的,C项不符合题意;D项与涡流无关,是为了防止自感。 答案:B 4.关于线圈的自感系数大小的下列说法中,正确的是() A.通过线圈的电流越大,自感系数也越大 B.线圈中的电流变化越快,自感系数也越大 C.插有铁芯时线圈的自感系数会变大 D.线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关 解析:自感系数是由电感线圈本身的因素决定的,包括线圈的大小、单位长度上的匝数,而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大,与通过线圈的大小及变化趋势无关。 答案:C 5.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是() A.电源的内阻较大 B.小灯泡电阻偏大 C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大 解析:闭合开关S,电路稳定灯泡正常发光时,如果电感线圈L中的电阻比灯泡的电阻大,则电感线圈L中的电流I L比灯泡A中的电流I A小,当开关S断开,则由于自感现象,L和A构成回路使L和A中的电流从I L开始减小,因此不可能看到小灯泡闪亮的现象,C项正确。 答案:C 6. 稳恒电流 1.电流形成的条件、电流定义、单位、电流密度矢量、电流场（注意我们 又涉及到了场的概念） 2.电流连续性方程（注意和电荷守恒联系起来）、电流稳恒条件。 3.欧姆定律的两种表述（积分型、微分型）、电导、电阻定律、电阻、电 导率、电阻率、电阻温度系数、理解超导现象 4.电阻的计算（这是重点）。 5.金属导电的经典微观解释（了解）。 6.焦耳定律两种形式（积分、微分）。（这里要明白一点：微分型方程是 精确的，是强解。而积分方程是近似的，是弱解。） 7.电动势、电源的作用、电源做功。、 8.含源电路欧姆定律。 9.基尔霍夫定律（节点电流定律、环路电压定律。明白两者的物理基础。）习题：13.19；13.20 真空中的稳恒磁场 电磁学里面极为重要的一章 1. 几个概念：磁性、磁极、磁单极子、磁力、分子电流 2. 磁感应强度（定义、大小、方向、单位）、洛仑磁力（磁场对电荷的作用） 3. 毕奥-萨伐尔定律（稳恒电流元的磁场分布——实验定律）、磁场叠加原理（这是磁场的两大基本定律——对比电场的两大基本定律） 4. 毕奥-萨伐尔定律的应用（重点）。 5. 磁矩、螺线管磁场、运动电荷的磁场（和毕奥-萨伐尔定律等价——更基本） 6. 稳恒磁场的基本定理（高斯定理、安培环路定理——与电场对比） 7. 安培环路定理的应用（重要——求磁场强度） 8. 磁场对电流的作用（安培力、安培定律积分、微分形式） 9. 安培定律的应用（例14.2；平直导线相互作用、磁场对载流线圈的作用、磁力矩做功） 10. 电场对带电粒子的作用（电场力）；磁场对带电粒子的作用（洛仑磁力）；重力场对带电粒子的作用（引力）。 11. 三场作用叠加（霍尔效应、质谱仪、例14.4） 习题：14.20，14.22，14.27，14.32，14.46，14.47 磁介质（与电解质对比） 1.几个重要概念：磁化、附加磁场、相对磁导率、顺磁质、抗磁质、铁磁 质、弱磁质、强磁质。（请自己阅读并绘制磁场和电场相关概念和公式 的对照表） 2.磁性的起源（分子电流）、轨道磁矩、自旋磁矩、分子矩、顺磁质、抗 磁质的形成原理。 3.磁化强度、磁化电流、磁化面电流密度、束缚电流。 4.磁化强度和磁化电流的关系（微分关系、积分关系） 5.有磁介质存在时的磁场基本定理、磁场强度矢量H、有磁介质存在时的 安培环路定律（有电解质存在的安培环路定律）、磁化规律。 6.请比较B、H、M和E、D、P的关系。磁化率、相对磁导率、绝对磁导 率。 7.有磁介质存在的安培环路定理的应用（例15.1、例15.2）、有磁介质存 在的高斯定理。 8.铁磁质（起始磁化曲线、磁滞回线、饱和磁感应强度、起始磁导率、磁 滞效应、磁滞、剩磁、矫顽力、磁滞损耗、磁畴、居里点、软磁材料、 硬磁材料、矩磁材料）（了解） 习题： 15.11 2019 学年必修3 高二物第三章理知识点之电磁感应电磁感应是一个能量转换过程，例如可以将重力势能，动能等转化为电能，热能等。小编准备了必修3 高二物第三章理知识点，希望你喜欢。 1. 电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 (1) 产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化， 即0。 (2) 产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3) 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 2. 磁通量 (1) 定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：=BS如果面积S与B不垂直，应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S，即=BS, 国际单位：Wb (2) 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任 何一个面都有正、反两个面; 磁感线从面的正方向穿入时，穿过该面的磁通量为正。反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3. 楞次定律 (1) 楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2) 对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁--- 感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么--- 阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。 ③如何阻碍--- 原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反; 当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即增反减同。 ④阻碍的结果--- 阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 (3) 楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种： ①阻碍原磁通量的变化; ②阻碍物体间的相对运动; ③阻碍原电流的变化(自感) 。 4. 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。表达式：E=n/t 当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为E=BLvsin 。当B、L、v 三者两两垂直时，感应电动势E=BLv。 1.1 电磁感应现象的发现 ［要点导学］ 1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们的观察与思考来发现。例如摩擦生热则表明了机械运动与热运动是互相联系的，奥斯特之所以能够发现电流产生磁场，就是因为他相信不同自然现象之间是互相联系和互相转化的。 2、机遇总是青睐那些有准备的头脑，奥斯特的发现是必然中的偶然。发现中子的历史过程（在选修3-5中学习）也说明了这一点。小居里夫妇首先发现这种不带电的未知射线，他们误认为这是能量很高的射线，一项划时代的伟大发现就与小居里夫妇擦肩而过了。当查德威克遇到这种未知射线时，查德威克很快就想到这种不带电的射线可能是高速运动的中子流，因为查德威克的老师卢瑟神福早已预言中子的存在，所以查德威克的头脑是一个有准备的头脑，查德威克就首先发现了中子，并因此获得诺贝尔物理学奖。所以学会用联系的眼光看待世界，比记住奥斯特实验重要得多。 3、法拉第就是用联系的眼光看待世界的人，他坚信既然电流能够产生磁场，那么利用磁场应该可以产生电流。信念是一种力量，但信念不能代替事实。探索“磁生电”的道路非常艰苦，法拉第为此寻找了10年之久，我们要学习的就是这种百折不挠的探索精神。 4、法拉第为什么走了10年弯路，这个问题值得我们研究。原来自然界的联系不是简单的联系，自然界的对称不是简单的对称，“磁生电”不象“电生磁”那样简单，“磁生电”必须在变化、运动的过程中才能出现。法拉第的弯路应该使我们对自然界的联系和对称的认识更加深刻、更加全面。 ［范例精析］ 例1奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。 解析法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。它们都与变化和运动有关。 拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的附近，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。因为“磁生电”是在变化或运动中产生的物理现象。 例2 自然界的确存在对称美，质点间的万有引力F=Gm1m2/r2和电荷间的库仑力F=kq1q2/r2就是一个对称美的例子。电荷间的相互作用是通过电场传递的，质点间的相互作用则是通过引力场传递的。点电荷q的在相距为r处的电场强度是E=kq/r2，那么质点m在相距为r 处的引力场强度是多少呢？如果两质点间距离变小，引力一定做正功，两质点的引力势能一定减少。如果两电荷间距离变小，库仑力一定做正功吗？两电荷的电势能一定减少吗？请简述理由。 班级______________学号____________姓名________________ 练习 十七 一、选择题 1． 如图所示，有一边长为1m 的立方体，处于沿y 轴指向的强度为0.2T 的均匀磁场中，导线a 、b 、c 都以50cm/s 的速度沿图中所示方向运动，则 （ ） (A)导线a 内等效非静电性场强的大小为0.1V/m ； (B)导线b 内等效非静电性场强的大小为零； (C)导线c 内等效非静电性场强的大小为0.2V/m ； (D)导线c 内等效非静电性场强的大小为0.1V/m 。 2． 如图所示，导线AB 在均匀磁场中作下列四种运动，（1）垂直于磁场作平动；（2）绕固定端A 作垂直于磁场转动；（3）绕其中心点O 作垂直于磁场转动；（4）绕通过中心 点O 的水平轴作平行于磁场的转动。关于导线AB 的感应电动势哪个结论是错误的？ （ ） (A)（1）有感应电动势，A 端为高电势； (B)（2）有感应电动势，B 端为高电势； (C)（3）无感应电动势； (D)（4）无感应电动势。 （1） （2） （3） （4） 3． 一“探测线圈”由50匝导线组成，截面积S ＝4cm 2，电阻R =25 。若把探测线 圈在磁场中迅速翻转?90，测得通过线圈的电荷量为C 1045 -?=?q ，则磁感应强度B 的大小为 （ ） (A)0.01T ； (B)0.05T ； (C)0.1T ； (D)0.5T 。 4． 如图所示，一根长为1m 的细直棒ab ，绕垂直于棒且过其一端a 的轴以每秒2转的角速度旋转，棒的旋转平面垂直于0.5T 的均匀磁场，则在棒的中点，等效非静电性场强的大小和方向为（ ） (A)314V/m ，方向由a 指向b ； (B)6.28 V/m ，方向由a 指向b ； (C)3.14 V/m ，方向由b 指向a ； (D)628 V/m ，方向由b 指向a 。 二、填空题 1． 电阻R ＝2Ω的闭合导体回路置于变化磁场中，通过回路包围面的磁通量与时间的关 系为)Wb (10)285(3 2-?-+=Φt t m ，则在t =2s 至t =3s 的时间内，流过回路导体横截 面的感应电荷=i q C 。 2． 半径为a 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为n ，螺线管导线中通过交变电流t I i ωsin 0=，则围在管外的同轴圆形回路（半径为r ）上的感生电动势为 V 。 a b 第6章 电磁感应 思考讨论题 1·判断下列情况下可否产生感应电动势，若产生，其方向如何确定？ （1）图8.1a ，在均匀磁场中，线圈从圆形变为椭圆形； （2）图8.1b ，在磁铁产生的磁场中，线圈向右运动； （3）图8.1c ，在磁场中导线段AB 以过中点并与导线垂直的轴旋转； （4）图8.1d ，导线圆环绕着通过圆环直径长直电流转动（二者绝缘）。 解：（1）线圈面积变小，产生顺时针方向的感应电动势（俯视） （2）产生电动势，从左往右看顺时针方向。 （3）产生电动势，由B 指向A 。 （4）不产生电动势。 2·一段导体ab 置于水平面上的两条光滑金属导轨上（设导轨足够长），并以初速 v 0向右运 动，整个装置处于均匀磁场之中（如图8.2所示），在下列两种情况下判断导体ab 最终的运动状态。 解： 图 8.1a 图8.1b O 图8.1c 图8.1d 图8.2a 图8.2b 3·长直螺线管产生的磁场 B 随时间均匀增强， B 的方向垂直于纸面向里。判断如下几种情 况中，给定导体内的感应电动势的方向，并比较各段导体两端的电势高低： （1）图8.3a ，管内外垂直于 B 的平面上绝缘地放置三段导体ab 、cd 和ef ，其中ab 位于 直径位置，cd 位于弦的位置，ef 位于 管外切线的位置。 （2）图8.3b ，在管外共轴地套上一个导体圆环（环面垂直于 B ），但它由两段不同金属材 料的半圆环组成，电阻分别为R 1、R 2，且R R 12>，接点处为a 、b 两点。 解：（1）b a U U =，c d U U >，f e U U > （2）b a U U > 4·今有一木环，将一磁铁以一定的速度插入其中，环中是否有感应电流？是否有感应电动势？如换成一个尺寸完全相同的铝环，又如何？通过两个环的磁通量是否相同？ 解：木环没有感应电流。铝环有感应电流。通过两个环的磁通量相同。 5·两个互相绝缘的圆形线圈如图8.4放置。在什么情况下它们的互感系数最小？当它们的电流同时变化时，是否会有感应电动势产生？ 解：当两者相互垂直放置时，互感系数最小，为0。 此时当电流变化时，没有互感电流。 6·试比较动生电动势和感生电动势（从定义、非静电力、一般表达式等方面分析）。 解：由定义知二者产生的原因不同。 （1）如果外磁场不变，而导体（或回路）的位置、形状等有变化，则产生动生电动势。 （2）如果导体（或回路）都固定不动，只有外磁场在变化，则产生感生电动势。 （3）从物理本质上看，它们都由不同的非静电力产生，前者为洛仑兹力，后者为涡旋电场力。 f 图8.3a b 2 R 1R a 图8.3b 图8.4 西北农林科技大学 电磁感应现象及其应用 学院：风景园林艺术学院 班级：园林134 姓名：崔苗苗 学号：2913911465 134 电磁感应现象及其在生活中的应用 西北农林科技大学风景园林艺术学院 姓名崔苗苗班级园林134班学号 2013011465 摘要自法拉第历经十年发现电磁感应现象后，电磁感便开始应用生活中。话筒， 电磁炉，电视机，手机等生活用品，无不与人类生活息息相关，极大地方便了我们的生活，推动了社会历史的进步和发展。同时，它的应用也是理论向实践不断探索和改进的过程，理论唯有应用于实践，才更能发挥它的价值。 关键词电磁感应现象生活应用 电磁感应现象的发现不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在生活中具有重大的意义。它的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。在电工技术，电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用，人类社会从此迈入电气化时代，对推动生产力和科学技术发展发挥了重要作用。物理发现的重要性由此可见。本文主要介绍了电磁感应现象及其在人类生活中的相关应用。 一．电磁感应现象定义 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。而闭合电路中由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 二．电磁感应发现历程 电磁学是物理学的一个重要分支，初中时代的奥斯特实验为我们打开电磁学的大门，此后高中三年这一部分内容也一直是学习的重中之重。继1820奥斯特实验之后，电与磁就不再是互不联系的两种物质，电流磁效应的发现引起许多物理学家的思考。当时，很多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作用的问题，而迈克尔·法拉第即为其中一位。他在1821年发现了通电导线绕磁铁转动的现象，然后经历10年坚持不懈的努力，最终于1831年取得突破性进展。 法拉第将两个线圈绕在一个铁环上，其中一个线圈接直流电源，另一个线圈接电流表。他发现，当接直流电源的线圈电路接通或断开的瞬间，接电流表的线圈中会产生瞬时电流。而在这个过程中，铁环并不是必须的。无论是否拿走铁环，再做这个实验的时候，上述现象仍然发生，只是线圈中的电流弱些。 为了透彻研究电磁感应现象，法拉第又继续做了许多的实验。终于，在1831年11月24日，他在向皇家学会提交的一个报告中，将这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、 B 第三章 电磁感应和暂态过程 一、选择题 1、对于法拉第电磁感应定律t d d Φ - =ε,下列说法哪个是错误的 [ ] （A ）负号表示ε与Φ的方向相反； （B ）负号是楞次定律的体现； （C ）用上式可以确定感应电动势的大小和方向。 （D ）以上说法均错. 2、将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时 [ ] （A ）铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势 （B ）铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小 （C ）铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大 （D ）两环中感应电动势相等，铜环中有感应电流，木环中无感应电流。 3、如图所示，一矩形金属线框，以速度v 中，然后又从磁场中出来，到无场空间中．不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系？(入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正) [ ] 4、如图所示,长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导 线ab 中的电动势为 [ ] (A) Bl v (B) Bl v (C) Bl v (D) 5、在感应电场中电磁感应定律可写成t l E L K d d d Φ -=?? ，式中K E 为感应电场的电场强度．此 式表明 [ ] (A) 闭合曲线L 上K E 处处相等． (B) 感应电场是保守力场． (A) I O (D) (B) A (C) 感应电场的电场强度线不是闭合曲线． (D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念． 6、如图示，一矩形线圈长宽各为b a ,，置于均匀磁场B 中，且B 随时间的变化规律为kt B B -=0，线圈平面与磁场方向垂直，则线圈内感应电动势大小为 [ ] （A ）()kt B ab -0 （B ）0abB （C ）kab （D ）0 7、金属棒OA 在均匀磁场中绕OZ 作锥形匀角速旋转，棒长l ，与OZ 轴 夹角θ，角速度ω，磁感应强度为B ，方向与OZ 轴一致。OA 两端的电 势差是 [ ] （A ）θωcos Bl （B ）θωsin 0Bl （C ）θω220cos 21Bl （D ）θω2 20sin 2 1Bl 8、一闭合正方形线圈放在均匀磁场中，绕通过其中心且与一边平行的转轴OO ′转动，转 轴与磁场方向垂直，转动角速度为ω，如图所示．用下述哪一种办法可以使线圈中感应电流 的幅值增加到原来的两倍(导线的电阻不能忽略)？ (A) 把线圈的匝数增加到原来的两倍． (B) 把线圈的面积增加到原来的两倍，而形状不变． (C) 把线圈切割磁力线的两条边增长到原来的两倍． (D) 把线圈的角速度ω增大到原来的两倍． 9、在圆柱形空间内有一磁感强度为B 的均匀磁场，如图所示，B 的大小以速率d B /d t 变化．有一长度为l 0的金属棒先后放在磁场的两个不同位置1(ab )和2(a ＇b ＇) ，则金属棒在这两个位置时棒内的感应电动势的大小关系为 ［ ］ (A) ε2＝ε1≠0 (B) ε2>ε1 (C) ε2< ε1 (D) ε2＝ε1＝0 10、用导线围成如图所示的回路(以O 点为心的圆，加一直径)，放在 轴线通过O 点垂直于图面的圆柱形均匀磁场中，如磁场方向垂直图面向里，其大小随时间减小，则感应电流的流向为 [ ] 11、有两个线圈，线圈1对线圈2的互感系数为M 21，而线圈2对线圈1的互感系数为M 12．若 l 0 ( 第一节、电磁感应现象 教学目标： 1、收集有关物理学史资料，了解电磁感应现象发现过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神 2、知道磁通量，会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的大小 3、通过实验，了解感应电流的产生条件 教学过程： 一、划时代的发现 说明：1820 年奥斯特发现了电流磁效应，说明电流能够产生磁场，人们很自然地思考，能不能根据磁来产生电呢，为此很多科学家做出了很多的尝试，其中最著名的科学家就是法拉第，他进行了长达10 年的艰苦探索。最初，法拉第认为．很强的磁铁或很强的电流可能会在邻近的闭合导线中感应出电流。他做了多次尝试，经历了一次次失败，都没有得到预想的结果。但是，法拉第坚信：电与磁有联系，电流能产生磁场，磁场也就一定能产生电流。在这些信念的支持下，1 831 年他终于发现了电磁感应现象：把两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。 二、电磁感应现象 问：什么是电磁感应现象？（闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流） 三、电磁感应的产生条件 说明：在什么条件下能够产生电磁感应？要产生感应电流的前提条件线圈当然要是闭合线圈， 那还有什么条件呢？请看下面的实验 说明：为了说明产生电磁感应的条件．要用到一个物理盘－－磁通量。什么是磁通量？我们可以 用“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”来形象地理解：“穿过这个闭合电路的磁通量” 思考与讨论：P55、思考与讨论磁通量发生变化 演示实脸 实验仪器：磁铁、螺线管、电流表 实验过程：①将螺线管和电流表连接 ②N极插入线圈的过程中，观察指针有没有偏转？如何偏转？ N极停在线圈中，观察指针有没有偏转？如何偏转？ N极从线圈中抽出的过程中，观察指针有没有偏转？如何偏转？ S极插入线圈的过程中，观察指针有没有偏转？如何偏转？ 练习（八） 电磁感应 1．半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B 的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线 圈电阻为R 。当把线圈转动使其法向与B 的夹角?=60α时，线圈中已通过的电量与线圈面积及转动的时间的关系是（ A ） （A ）与线圈面积成正比，与时间无关 （B ）与线圈面积成正比，与时间成正比 （C ）与线圈面积成反比，与时间成正比 （D ）与线圈面积成反比，与时间无关 2．一矩形线框边长为a ，宽为b ，置于均匀磁场中，线框绕OO ′轴以匀角速度ω旋转（如图1所示）。设t =0时，线框平面处于纸面内，则任一时刻感应电动势的大小为（ D ） （A ）2abB ω | cos ωt | （B ）abB ω （C ）2 1 abB ω | cos ωt | （D ）abB ω | cos ωt | （E ）abB ω | sin ωt | 图1 图2 3．面积为S 和2S 的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流。线圈1的电流产生的通过线圈2的磁通用21?表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用12?表示，则21?和12?的大小关系为：（ C ） 3题图 4．自感0.25H 的线圈中，当电流在（1/16）s 内由2A 均匀减少到零时，线圈中自感电动势的大小为：(2005级上考题) C （A ）V .3 1087-? （B ）2.0 V （C ）8.0 V （D ）V .2 1013-? 5．两个相距不太远的平面圆线圈，怎样放置可使其互感系数近似为零？设其中一线圈的轴线恰过另一线圈的圆心。C （A ）两线圈的轴线互相平行。 （B ）两线圈的轴线成45°角。 （C ）两线圈的轴线互相垂直。 （D ）两线圈的轴线成30°角。 6．空气中有一无限长金属薄壁圆筒，在表面上沿圆方向均匀地流着一层随时间变化的面电流)(t i ，则 （ B ） （A ）圆筒内均匀地分布着变化磁场和变化电场。 （B ）任意时刻通过圆筒内假想的任一球面的磁通量和电通量均为零 （C ）沿圆筒外任意闭合环路上磁感应强度的环流不为零。 （D ）沿圆筒内任意闭合环路上电场强度的环流为零。 7．在一自感线圈中通过的电流I 随时间t 的变化规律如图a 所示，若以I 的正方向作为ε 的正方向，则图中代表线圈内自感电动势ε随时间t 变化规律的曲线图是（ D ） 8．用线圈的自感系数L 来表示载流线圈磁场的能量公式2 2 1LI W m = D （A ）只适用于无限长密绕螺线管； （B ）只适用单匝线圈； （C ）只适用一个匝数很多，且密绕的螺线环； （D ）适用于自感系数L 一定的任意线圈。 9．在感应电场中电磁感应定律可写成 φdt d l d E L k -=?? 式中 E k 为感应电场的电场强度， 此式表明：（D ） （A ）闭合曲线 L 上 E k 处处相等， （B ）感应电场是保守力场， （C ）感应电场的电场线不是闭合曲线， （D ）在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念。大学物理吴百诗习题答案电磁感应
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