难点之七:法拉第电磁感应定律

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电磁感应中的法拉第电磁感应定律知识点总结

电磁感应中的法拉第电磁感应定律知识点总结

电磁感应中的法拉第电磁感应定律知识点总结法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的定律之一,由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出。

它是电磁感应理论的基础,对于理解电磁感应现象以及应用于电磁场中的各种设备具有重要意义。

本文将对法拉第电磁感应定律的相关知识点进行总结。

一、法拉第电磁感应定律的表述法拉第电磁感应定律的表述有两种形式,分别为积分形式和微分形式。

1. 积分形式:当一个闭合回路中的磁通量发生变化时,该回路中会产生感应电动势,其大小等于磁通量的变化率。

数学表达为:ε = -ΔΦ/Δt其中,ε表示感应电动势,ΔΦ表示磁通量的变化量,Δt表示时间的变化量。

2. 微分形式:当回路中的导线运动时,感应电动势的大小等于磁感应强度与导线长度的乘积与运动速度的乘积再乘以负号。

数学表达为:ε = -B * l * v其中,ε表示感应电动势,B表示磁感应强度,l表示导线长度,v表示导线的运动速度。

二、导体中的感应电流根据法拉第电磁感应定律,当导体中存在感应电动势时,就会产生感应电流。

感应电流的大小与感应电动势以及导体的电阻有关。

感应电流的方向满足右手定则,即当手指指向导线的运动方向时,拇指指向的方向即为感应电流的方向。

三、电磁感应的应用法拉第电磁感应定律在现实生活中有着广泛的应用,以下是几个应用示例:1. 发电机:发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能。

当导体在磁场中运动时,感应电动势产生,从而产生电流,实现电能的转换。

2. 变压器:变压器也是基于电磁感应原理工作的。

通过交变电压在一组线圈中产生交变磁场,从而在另一组线圈中感应出电动势,实现电能的输送和转换。

3. 感应加热:利用电磁感应加热的原理,可实现对金属材料的快速加热。

当金属材料处于变化的磁场中时,感应电流在其内部产生摩擦,从而产生热能。

四、感应电动势的影响因素1. 磁感应强度:磁感应强度越大,感应电动势越大。

2. 磁场的变化率:磁场变化越快,感应电动势越大。

法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一,由英国科学家麦克斯韦尔于19世纪中叶提出。

它描述了磁场发生变化所导致的感应电流的产生。

本文将详细介绍法拉第电磁感应定律的原理和应用,并探讨其在现代社会中的重要性。

一、法拉第电磁感应定律的原理法拉第电磁感应定律是建立在麦克斯韦尔方程组和洛伦兹力的基础上的。

根据法拉第电磁感应定律,当磁场穿过一个闭合导线圈时,会在导线中产生感应电流。

而这个感应电流的大小与磁场的变化率成正比。

法拉第电磁感应定律可以用数学公式表示为:ε = -dφ/dt其中,ε表示感应电动势,dφ/dt表示磁通量的变化率。

负号表示感应电流的方向满足洛伦兹右手定则。

二、法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律在生活中有广泛的应用。

其中最常见的就是发电机的原理。

发电机通过旋转磁场线圈,使磁通量发生变化,从而在导线中感应出电流。

这种感应电流通过导线外部的电路,可以产生电能供给使用。

另外,法拉第电磁感应定律还应用于变压器的原理中。

变压器通过感应电磁感应定律将电能从一个电路传输到另一个电路。

当一个变压器的输入端的电流发生变化时,产生的磁场会感应出另一个线圈中的感应电流,并将电能传输给输出端。

此外,在磁浮列车和电磁炮等现代科技装置中也广泛应用了法拉第电磁感应定律。

在磁浮列车中,通过改变轨道上导线的电流,产生的磁场和磁轨上的磁场相互作用,从而使列车悬浮在轨道上。

而电磁炮则是通过在导轨上产生瞬间巨大的感应电流,利用洛伦兹力将物体加速射出。

三、法拉第电磁感应定律的重要性法拉第电磁感应定律在现代社会中具有重要的意义。

首先,法拉第电磁感应定律为我们理解电磁感应现象提供了准确的理论基础。

通过深入研究法拉第电磁感应定律,我们可以更好地理解电磁现象的本质,并且能够应用这一定律解决实际问题。

其次,法拉第电磁感应定律的应用使得电力工业得到了长足的发展。

发电机和变压器等设备的应用使得电能的输送和控制更加高效,为人们的生产和生活提供了便利。

高中物理10大难点之七 法拉第电磁感应定律

高中物理10大难点之七 法拉第电磁感应定律

难点之七 法拉第电磁感应定律一、难点形成原因1、关于表达式t nE ∆∆=φ此公式在应用时容易漏掉匝数n ,实际上n 匝线圈产生的感应电动势是串联在一起的,其次φ∆是合磁通量的变化,尤其变化过程中磁场方向改变的情况特别容易出错,并且感应电动势E 与φ、φ∆、t ∆∆φ的关系容易混淆不清。

2、应用法拉第电磁感应定律的三种特殊情况E=Blv 、ω221Bl E =、E=nBs ωsin θ(或E=nBs ωcos θ)解决问题时,不注意各公式应用的条件,造成公式应用混乱从而形成难点。

3、公式E=nBs ωsin θ(或E=nBs ωcos θ)的记忆和推导是难点,造成推导困难的原因主要是此情况下,线圈在三维空间运动,不少同学缺乏立体思维。

二、难点突破1、φ、φ∆、t ∆∆φ同v 、△v 、t v∆∆一样都是容易混淆的物理量,如果理不清它们之间的关系,求解感应电动势就会受到影响,要真正掌握它们的区别应从以下几个方面深入理解。

⑴导体切割磁感线产生的感应电动势E=Blv ,应用此公式时B 、l 、v 三个量必须是两两相互垂直,若不垂直应转化成相互垂直的有效分量进行计算,生硬地套用公式会导致错误。

有的注意到三者之间的关系,发现不垂直后,在不明白θ角含义的情况下用E=Blvsin θ求解,这也是不可取的。

处理这类问题,最好画图找B 、l 、v 三个量的关系,如若不两两垂直则在图上画出它们两两垂直的有效分量,然后将有效分量代入公式E=Blv 求解。

此公式也可计算平均感应电动势,只要将v 代入平均速度即可。

⑵导体棒以端点为轴在垂直于磁感线的匀强磁场中匀速转动,计算此时产生的感应电动势须注意棒上各点的线速度不同,应用平均速度(即中点位置的线速度)来计算,所以ω221Bl E =。

⑶矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场的任意轴匀速转动产生的感应电动势何时用E=nBs ωsin θ计算,何时用E=nBs ωcos θ计算,最容易记混。

法拉第 电磁感应定律

法拉第 电磁感应定律

法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是物理学中的重要定律之一,它揭示了电磁现象中的一种基本关系。

在生活和工作中,电磁感应定律有许多重要的应用,如发电机、变压器等。

本文将详细介绍法拉第电磁感应定律的背景、原理和应用,以帮助读者更好地理解和应用这一定律。

首先,我们来了解一下法拉第电磁感应定律的背景。

19世纪初,英国物理学家迈克尔·法拉第进行了一系列关于电磁感应的实验。

他发现,当导体运动穿过磁场或磁场变化时,导体中就会产生感应电流。

根据这个实验现象,法拉第提出了电磁感应定律。

接下来,我们来了解法拉第电磁感应定律的原理。

法拉第电磁感应定律的核心思想是:当电磁感应发生时,感应电动势的大小正比于磁场的变化率。

具体而言,感应电动势的大小等于磁场变化率的负数与导体回路中的电流之积。

根据法拉第电磁感应定律的公式,我们可以推导出导体中感应电流的大小。

感应电流的大小等于导体中感应电动势和电阻之比。

在实际应用中,为了增大感应电流的大小,我们可以选择导体的材质、改变导体的形状和尺寸等。

除了原理,法拉第电磁感应定律还有一些重要的应用。

其中,最常见的应用之一就是发电机。

发电机利用磁场变化产生的感应电动势驱动电子流动,从而生成电流。

发电机的工作原理就是基于法拉第电磁感应定律的。

此外,变压器也是利用法拉第电磁感应定律的重要应用之一。

变压器通过改变输入线圈和输出线圈的匝数比,来实现输入电压和输出电压的变换。

这个过程中,根据法拉第电磁感应定律,变压器的工作原理也可以解释为线圈中的磁场变化产生感应电动势的过程。

除了上述应用,法拉第电磁感应定律还广泛应用于物理实验、电磁学研究、电磁感应传感器等领域。

例如,在物理实验中,我们可以利用法拉第电磁感应定律来观测磁场对导体的作用;在电磁学研究中,我们可以利用法拉第电磁感应定律来研究磁场对电流的影响等等。

综上所述,法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要定律,其在生活和工作中有着广泛的应用。

通过研究法拉第电磁感应定律,我们可以更好地理解电磁现象,从而应用于实际问题中。

法拉第电磁感应定律剖析

法拉第电磁感应定律剖析

法拉第电磁感应定律剖析法拉第电磁感应定律是物理学中关于电磁感应现象的一个基本定律,由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出。

它揭示了磁场变化引起的感应电动势,为电磁感应现象的解释提供了重要的理论基础。

本文将对法拉第电磁感应定律进行深入剖析,探讨其原理和应用。

1. 法拉第电磁感应定律的表达式根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁通量发生变化时,会在导体两端产生感应电动势。

具体表达式为:ε = -dΦ/dt其中,ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,dt表示时间的微元。

负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。

该定律形象地揭示了磁场变化对电动势的影响。

2. 法拉第电磁感应定律的原理解析法拉第电磁感应定律的成立基于磁场变化引起的电磁感应现象。

当导体中的磁场发生变化时,磁场的变化会导致导体内部电荷的运动,进而产生感应电动势。

这一现象可以通过电磁感应实验来验证。

在一个简单的实验中,将一个导线圈置于一个磁场中,当改变磁场的强度或导线圈与磁场的相对运动时,导线圈的两端就会产生感应电动势。

这可以通过连接一个电流表来观察到电流的变化。

根据法拉第电磁感应定律的表达式,可以得知感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。

当磁通量变化率较大时,感应电动势也会相应增大。

而当磁通量变化率相对较小或趋于零时,感应电动势的大小也会减小或趋于零。

3. 法拉第电磁感应定律的应用分析法拉第电磁感应定律广泛应用于各个领域,尤其在发电和变压器等电力工程中起着重要作用。

在发电机中,利用旋转的磁场线圈和导线之间的相对运动,通过电磁感应原理产生感应电动势,从而将机械能转化为电能。

这是一种重要的能量转换方式,广泛应用于各种发电设备中。

在变压器中,法拉第电磁感应定律也扮演着关键的角色。

当交流电通过输入线圈时,由于磁场的变化,输出线圈中也会产生感应电动势,从而实现电能的传输和变压。

这种原理被广泛应用于电力输送和电子设备中。

此外,法拉第电磁感应定律还应用于感应加热、电磁炉、感应炉等领域。

电磁感应中的法拉第电磁感应定律解析

电磁感应中的法拉第电磁感应定律解析

电磁感应中的法拉第电磁感应定律解析电磁感应是电磁学中一个重要的概念,而法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本规律之一。

本文将对法拉第电磁感应定律进行解析,探讨其原理和应用。

一、法拉第电磁感应定律的基本原理法拉第电磁感应定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年发现的。

该定律表明,当磁通量通过一个闭合线圈时,线圈中产生的感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。

具体来说,设一个闭合线圈的匝数为N,磁通量为Φ,当磁通量Φ发生变化时,线圈中产生的感应电动势E与磁通量变化率dΦ/dt成正比,即E=-N(dΦ/dt)。

法拉第电磁感应定律的基本原理可以通过以下实验来验证。

首先将一个线圈放置在一个恒定的磁场中,然后改变磁场的强度或方向,观察线圈中是否会产生电流。

实验结果表明,只有在磁场发生变化时,线圈中才会产生感应电流。

二、法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律在实际应用中具有广泛的用途。

下面将介绍几个典型的应用案例。

1. 发电机发电机是利用法拉第电磁感应定律工作的重要装置。

发电机通过旋转的磁场和线圈之间的相互作用,将机械能转化为电能。

当发电机的转子旋转时,磁通量通过线圈发生变化,从而在线圈中产生感应电动势,驱动电流的产生。

这样,发电机就能够将机械能转化为电能供应给电力系统。

2. 变压器变压器是利用法拉第电磁感应定律工作的另一个重要设备。

变压器通过两个线圈之间的电磁感应作用,实现电能的变压和传输。

当一个线圈中的电流发生变化时,会产生变化的磁场,从而在另一个线圈中产生感应电动势。

通过合理设计线圈的匝数比,可以实现电压的升降。

3. 感应加热感应加热是利用法拉第电磁感应定律实现的一种加热方式。

通过在感应加热装置中通电产生变化的磁场,使被加热的物体中产生感应电流。

这些感应电流在物体中产生焦耳热,从而实现加热的目的。

感应加热具有高效、快速、环保等优点,在工业生产中得到广泛应用。

4. 传感器传感器是利用法拉第电磁感应定律实现的一种测量装置。

法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁学的基础定律之一,它描述了导体中感应电动势与导体上的磁场变化之间的关系。

该定律由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出,经过实验证实并被广泛应用。

本文将介绍法拉第电磁感应定律的原理、公式以及实际应用。

一、定律原理法拉第电磁感应定律是指当导体中的磁通量发生变化时,导体中会感应出电动势和感应电流。

磁通量是一个衡量磁场穿过一个给定表面的大小的物理量。

当磁通量改变时,导体中的自由电子会受到磁力的作用而发生运动,从而产生电流。

这种现象被称为电磁感应。

二、定律公式根据法拉第电磁感应定律,感应电动势(ε)与磁通量变化速率(dΦ/dt)成正比。

其数学表达式如下:ε = -dΦ/dt其中,ε表示感应电动势,单位为伏特(V);dΦ/dt表示磁通量的变化速率,单位为韦伯/秒(Wb/s)。

根据右手定则,可以确定感应电动势的方向。

当磁场的变化导致磁通量增加时,感应电动势的方向与变化的磁场方向垂直且遵循右手定则;当磁通量减少时,感应电动势的方向与变化的磁场方向相反。

三、应用举例1. 电磁感应产生的电动势可用于发电机的工作原理。

发电机通过转动磁场与线圈之间的磁通量变化来产生感应电动势,最终转化为电能供应给电器设备。

2. 感应电动势也可以应用于感应加热。

感应加热是通过变化的磁场产生的感应电流在导体中产生焦耳热,实现对物体进行加热的过程。

这种方法广泛用于工业领域中的加热处理、熔化金属等。

3. 感应电动势还可以实现非接触的测量。

例如,非接触式转速传感器利用感应电动势来实现对机械设备转速的测量。

四、实验验证1831年,法拉第进行了一系列实验来验证他提出的电磁感应定律。

其中最著名的实验是在一个充满磁铁的线圈中将另一个线圈移动。

当第一个线圈移动时,第二个线圈中就会感应出电流。

这一实验结果验证了法拉第的理论,为电磁感应定律的确认提供了强有力的证据。

五、应用发展法拉第电磁感应定律为电磁学的发展奠定了基础。

电磁感应定律法拉第电磁感应定律解析

电磁感应定律法拉第电磁感应定律解析

电磁感应定律法拉第电磁感应定律解析电磁感应定律:法拉第电磁感应定律解析电磁感应定律,也被称为法拉第电磁感应定律,是电磁学的基本定律之一。

它是指当导体中的磁通量发生变化时,在导体两端会产生感应电动势。

这一定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出的,经过数十年的实践和研究,逐渐得到了广泛应用。

1. 法拉第电磁感应定律的表达式根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。

具体表达式如下:ε = - dΦ/dt其中,ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,t表示时间,d/dt表示对时间求导。

2. 导体中的电磁感应现象根据法拉第电磁感应定律,当导体线圈中的磁通量发生变化时,会在导体两端产生感应电动势。

这种现象被称为电磁感应。

导体线圈中的磁通量可以通过改变磁场的强弱或者导体线圈与磁场的相对运动来改变。

当导体线圈中的磁通量发生变化时,由于电磁感应定律的存在,将会在导体线圈中产生感应电动势。

3. 电磁感应的应用电磁感应定律的应用非常广泛,涉及到许多领域,如发电机、电感传感器等。

发电机是一种将机械能转变为电能的装置,它是基于电磁感应原理工作的。

发电机利用不断变化的磁通量,产生感应电动势,并通过导线将电能传输出来。

这是如今发电的主要方式之一。

电感传感器是一种使用电磁感应原理进行测量的传感器。

它利用外加的交变电流,在电感线圈中产生变化的磁场,进而感应出感应电动势。

通过测量感应电动势的大小,可以得到被测量物理量的信息。

4. 法拉第电磁感应定律的局限性尽管法拉第电磁感应定律在实际应用中非常重要和有用,但它也存在一些局限性。

首先,法拉第电磁感应定律仅适用于导体中的电磁感应现象,而不适用于绝缘体。

因为绝缘体中不存在自由移动的电子,无法产生感应电流。

其次,法拉第电磁感应定律忽略了导体内部的电流分布。

实际上,在导体中产生的感应电流并不均匀分布,因为导体内部的电阻会导致电流的集中和损耗。

此外,法拉第电磁感应定律也没有考虑到磁场的反作用力。

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难点之七 法拉第电磁感应定律一、难点形成原因1、关于表达式tn E ∆∆=φ 此公式在应用时容易漏掉匝数n ,实际上n 匝线圈产生的感应电动势是串联在一起的,其次φ∆是合磁通量的变化,尤其变化过程中磁场方向改变的情况特别容易出错,并且感应电动势E 与φ、φ∆、t∆∆φ的关系容易混淆不清。

2、应用法拉第电磁感应定律的三种特殊情况E=Blv 、ω221Bl E =、E=nBs ωsin θ(或E=nBs ωcos θ)解决问题时,不注意各公式应用的条件,造成公式应用混乱从而形成难点。

3、公式E=nBs ωsin θ(或E=nBs ωcos θ)的记忆和推导是难点,造成推导困难的原因主要是此情况下,线圈在三维空间运动,不少同学缺乏立体思维。

二、难点突破1、φ、φ∆、t ∆∆φ同v 、△v 、tv ∆∆一样都是容易混淆的物理量,如果理不清它们之间的关系,求解感应电动势就会受到影响,要真正掌握它们的区别应从以下几个方面深入理解。

磁通量φ 磁通量变化量φ∆ 磁通量变化率t ∆∆φ物理意义磁通量越大,某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数越多 某段时间穿过某个面的末、初磁通量的差值 表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量 大小计算 ⊥=BS φ,⊥S 为与B 垂直的面积 12φφφ-=∆,S B ∆=∆φ或B S ∆=∆φ tS B t ∆∆=∆∆φ 或tB S t ∆∆=∆∆φ 注 意 若穿过某个面有方向相反的磁场,则不能直接用⊥=BS φ,应考虑相反方向的磁通量相互抵消以后所剩余的磁通量开始和转过1800时平面都与磁场垂直,穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,△φ=2 BS ,而不是零 既不表示磁通量的大小,也不表示变化的多少,在φ—t图象中用图线的斜率表示 2、明确感应电动势的三种特殊情况中各公式的具体用法及应用时须注意的问题⑴导体切割磁感线产生的感应电动势E=Blv ,应用此公式时B 、l 、v 三个量必须是两两相互垂直,若不垂直应转化成相互垂直的有效分量进行计算,生硬地套用公式会导致错误。

有的注意到三者之间的关系,发现不垂直后,在不明白θ角含义的情况下用E=Blvsin θ求解,这也是不可取的。

处理这类问题,最好画图找B 、l 、v 三个量的关系,如若不两两垂直则在图上画出它们两两垂直的有效分量,然后将有效分量代入公式E=Blv 求解。

此公式也可计算平均感应电动势,只要将v 代入平均速度即可。

⑵导体棒以端点为轴在垂直于磁感线的匀强磁场中匀速转动,计算此时产生的感应电动势须注意棒上各点的线速度不同,应用平均速度(即中点位置的线速度)来计算,所以ω221Bl E =。

⑶矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场的任意轴匀速转动产生的感应电动势何时用E=nBs ωsin θ计算,何时用E=nBs ωcos θ计算,最容易记混。

其实这两个公式的区别是计时起点不同,记住两个特殊位置是关键。

当线圈转至中性面(即线圈平面与磁场垂直的位置)时E=0,当线圈转至垂直中性面的位置(即线圈平面与磁场平行)时E=nBs ω。

这样,线圈从中性面开始计时感应电动势按E=nBs ωsin θ规律变化,线圈从垂直中性面的位置开始计时感应电动势按E=nBs ωcos θ规律变化。

并且用这两个公式可以求某时刻线圈的磁通量变化率△φ/△t ,不少同学没有这种意识。

推导这两个公式时,如果能根据三维空间的立体图准确画出二维空间的平面图,问题就会迎刃而解。

另外,tn E ∆∆=φ求的是整个闭合回路的平均感应电动势,△t →0的极限值才等于瞬时感应电动势。

当△φ均匀变化时,平均感应电动势等于瞬时感应电动势。

但三种特殊情况中的公式通常用来求感应电动势的瞬时值。

4、典型例例1: 关于感应电动势,下列说法正确的是( )A .穿过回路的磁通量越大,回路中的感应电动势就越大B .穿过回路的磁通量变化量越大,回路中的感应电动势就越大C .穿过回路的磁通量变化率越大,回路中的感应电动势就越大D .单位时间内穿过回路的磁通量变化量越大,回路中的感应电动势就越大【审题】题目考查内容非常明确,主要考查感应电动势E 与磁通量φ、磁通量变化量φ∆、磁通量变化率t∆∆φ之间的关系。

【解析】感应电动势E 的大小与磁通量变化率t∆∆φ成正比,与磁通量φ、磁通量变化量φ∆无直接联系。

A 选项中磁通量φ很大时,磁通量变化率t∆∆φ可能很小,这样感应电动势E 就会很小,故A 错。

B 选项中φ∆很大时,若经历时间很长,磁通量变化率t ∆∆φ仍然会很小,感应电动势E 就很小,故B 错。

D 选项中单位时间内穿过回路的磁通量变化量即磁通量变化率t∆∆φ,它越大感应电动势E 就越大,故D 对。

答案:CD【总结】感应电动势的有无由磁通量变化量φ∆决定,φ∆≠0是回路中存在感应电动势的前提,感应电动势的大小由磁通量变化率t ∆∆φ决定,t∆∆φ越大,回路中的感应电动势越大,与φ、φ∆无关。

例2:一个面积S=4×10-2m 2,匝数N=100的线圈,放在匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面,磁场的磁感应强度B 随时间变化规律为△B /△t=2T/s ,则穿过线圈的磁通量变化率t ∆∆φ为 Wb/s ,线圈中产生的感应电动势E= V 。

【审题】磁通量的变化率t∆∆φ与匝数N 无关,因为磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数,穿过一匝线圈和穿过N 匝线圈的磁感线条数是一样的。

这样,一段时间内磁通量的变化一匝线圈和N 匝线圈是一样的,所以t ∆∆φ不受匝数N 的影响。

而感应电动势除与t ∆∆φ有关外还与匝数N 有关,因为产生感应电动势的过程中,每一匝线圈都相当于一个电源,线圈匝数越多,意味着串联的电源越多,说明E 与N 有关。

【解析】根据磁通量变化率的定义得t∆∆φ= S △B /△t=4×10-2×2 Wb/s=8×10-2Wb/s 由E=N △φ/△t 得E=100×8×10-2V=8V答案:8×10-2;8【总结】计算磁通量φ=BScos θ、磁通量变化量△φ=φ2-φ1、磁通量变化率△φ/△t 时不用考虑匝数N ,但在求感应电动势时必须考虑匝数N ,即E=N △φ/△t 。

同样,求安培力时也要考虑匝数N ,即F=NBIL ,因为通电导线越多,它们在磁场中所受安培力就越大,所以安培力也与匝数N 有关。

例3:如图7-1所示,两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B 的匀强磁场中,B 的方向垂直导轨平面。

两导轨间距为L ,左端接一电阻R ,其余电阻不计。

长为2L 的导体棒ab 如图所示放置, 开始时ab 棒与导轨垂直,在ab 棒绕a 点紧贴导轨滑倒的过程中,通过电阻R 的电荷量是 。

【审题】求通过电阻R 的电荷量首先须求出通过电阻R 的平均电流,由于电阻R 已知,因此根据法拉第电磁感应定律求出这一过程的平均感应电动势是解题关键。

【解析】tBL t L L L B t S B t E ∆=∆-∙=∆∆=∆∆=23421222φ tR2BL 3R E I 2∆== ∴RBL t I q 232=∆= 图7-1答案:RBL 232【总结】用E=N △φ/△t 求的是平均感应电动势,由平均感应电动势求闭合回路的平均电流。

而电路中通过的电荷量等于平均电流与时间的乘积,即RN t tR Nt I q φφ∆=∆∆∆=∆=,注意这个式子在不同情况下的应用。

例4:如图7-2所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒以水平速度V 0抛出,设整个过程中,棒的取向不变,不计空气阻力,则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况应是( )A .越来越大B .越来越小C .保持不变D .无法判断【审题】金属棒运动过程中速度越来越大,但产生感应电动势的有效切割速度仅仅是速度的水平分量V 0,而在金属棒运动过程中V 0是不变的。

【解析】导体切割磁感线产生的感应电动势E=Blv ,金属棒运动过程中B 、l 和v 的有效分量均不变,所以感应电动势E 不变,故选C 。

答案:C【总结】应用感应电动势的计算公式E=Blv 时,一定要注意B 、l 、v 必须两两垂直,若不垂直要取两两垂直的有效分量进行计算。

例5:如图7-3所示,长为L 的金属棒ab ,绕b 端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁感应强度为B ,求ab 两端的电势差。

【审题】ab 两端的电势差等于金属棒切割磁感线产生的感应电动势,因此,只要求出感应电动势即可。

本题是导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的情况,棒上各点的速率不相等,由v=ωr 知,棒上各点的线速度跟半径成正比,故可用棒的中点的速率作为平均切割速率代入公式E=Blv 求解。

本题也可以设△t 时间ab 棒扫过的扇形面积为△S ,根据E=n △φ/△t 求解。

【解析】解法一:E=Blv=BL ωL/2=BL 2ω/2解法二:E=n △φ/△t= B △S/△t=t t L B ∆∆∙/212ω= BL 2ω/2 ∴22ωBL E U ab == 答案:BL 2ω/2【总结】若用E=Blv 求E ,则必须先求出平均切割速率;若用E=n △φ/△t 求E ,则必须先求出金属棒ab 在△t 时间扫过的扇形面积,从而求出磁通量的变化率。

图7-3 图7-2例6:如图7-4所示,矩形线圈abcd 共有n 匝,总电阻为R ,部分置于有理想边界的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,磁感应强度大小为B 。

让线圈从图示位置开始以ab 边为轴匀速转动,角速度为ω。

若线圈ab 边长为L 1,ad 边长为L 2,在磁场外部分为2L 52,则 ⑴线圈从图示位置转过530时的感应电动势的大小为 。

⑵线圈从图示位置转过1800的过程中,线圈中的平均感应电流为 。

⑶若磁场没有边界,线圈从图示位置转过450时的感应电动势的大小为 ,磁通量的变化率为 。

【审题】磁场有边界时,线圈abcd 从图示位置转过530的过程中,穿过线圈的磁通量始终没有变化,所以此过程感应电动势始终为零;在线圈abcd 从图示位置转过1800的过程中,初末状态磁通量大小不变,但方向改变,所以2121L BL 56L 53BL 2=∙=φ∆。

磁场没有边界时,线圈abcd 从图示位置转动产生的感应电动势按E=nBs ωsin θ规律变化,即E=nBL 1L 2ωsin ωt ,t 时刻磁通量的变化率△φ/△t=E/n=BL 1L 2ωsin ωt 。

【解析】⑴线圈从图示位置转过530时的感应电动势的大小为零。

⑵线圈从图示位置转过1800的过程中,πωωπφ56562121L nBL L BL n t n E ==∆∆= ∴RL nBL R E I πω5621== ⑶若磁场没有边界,线圈从图示位置转过450时的感应电动势E=nBL 1L 2ωsin ωt=ω21L nBL 22 此时磁通量的变化率2221ωφL BL n E t ==∆∆ 答案:0;R 5L nBL 621πω;ω21L nBL 22,2221ωL BL 【总结】本题考查了三个知识点:①感应电动势的产生由△φ决定,△φ=0则感应电动势等于零;②磁通量的变化量的求法,开始和转过1800时平面都与磁场垂直,△φ=2 BS ,而不是零;③线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动产生感应电动势的表达式及此过程中任一时刻磁通量的变化率的求法。

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