电磁感应知识点和练习

第1页一、电磁感应现象（产生条件）1、产生感应电流的条件感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。注意：以上表述是充分必要条件。不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。2、感应电动势产生的条件。感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。注意：这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。3、关于磁通量变化在匀强磁场中，磁通量Φ=BSsinα（α是B与S的夹角），磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有：①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔBSsinα②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔSBsinα③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)二、楞次定律（产生方向）1、内容：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。A、从“阻碍磁通量变化”的角度来看，无论什么原因，只要使穿过电路的磁通量发生了变化，就一定有感应电动势产生。B、从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的，所以只能是机械能转化为电能，因此机械能减少。磁场力对物体做负功，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。C、从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。自感现象中产生的自感电动势总是阻碍自身电流的变化。2、实质：能量的转化与守恒．3、应用：对阻碍的理解：（1）顺口溜“你增我反，你减我同”（2）顺口溜“你退我进，你进我退”即阻碍相对运动的意思。“你增我反”的意思是如果磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相反。“你减我同”的意思是如果磁通量减小，则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相同。4、判断感应电流方向的步骤1）确定穿过闭合电路的原磁场方向；2）确定穿过闭合电路的磁通量是如何变化的（增大还是减小）；3）根据楞次定律，确定闭合回路中感应电流的磁场方向；4）应用安培定则，确定感应电流的方向．三、法拉第电磁感应定律（产生大小）1、定律内容：感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小，与穿过这一电路磁通量的变化率成正比。ttE12。2、导体切割磁感线：E=BLv．注意：第2页（1）只适于导体切割磁感线的情况，求即时感应电动势（若v是平均速度则E为平均值）；（2）B，L，v三者相互垂直；（3）不垂直时应写成，E=BLvsinθ中的θ应理解为（如图(a)）：①当B⊥L，v⊥L时，θ为B和v间夹角，；②当v⊥L，B⊥v时，θ为L和B间夹角；③当B⊥L，v⊥B时，θ为v和L间夹角．（4）L反映的是有效切割长度。3、回路闭合式中ΔΦ为回路中磁通量变化，Δt为发生这段变化所需的时间，n为匝数．E是t时间内的平均感应电动势。四、自感现象1、自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。由于线圈（导体）本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。在自感现象中产生感应电动势叫自感电动势。自感电动势总量阻碍线圈（导体）中原电流的变化。2、自感系数简称自感或电感，用L表示,它是反映线圈特性的物理量。线圈越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,它的自感系数就越大。另外,有铁心的线圈的自感系数比没有铁心时要大得多。自感现象分通电自感和断电自感两种。3、自感电动势的大小跟电流变化率成正比tIL自。五、感应电动势主要的计算式1、线圈产生感应电动势①线圈面积S不变，磁感应强度均匀变化：EBStnBts②磁感强度不变，线圈面积均匀变化：EnBStnBSt③B、S均不变，线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时，计算式为：EnBSBStnBStcoscoscoscos21212、导体产生感应电动势1、垂直切割磁感线BlvE2、若导体变速切割磁感线，公式中的电动势是该时刻的瞬时感应电动势。3、若导体不是垂直切割磁感线运动，v与B有一夹角θ，sinBlvE4、若导体在磁场中绕着导体上的一端点转动时，导体上各点的线速度不同，不能用EBlv计算。要用tSBtSBE计算。如图，从图示位置开始计时，经过时间t，导体位置由oa转到oa1，转过的角度t，则导体扫过的面积Sllt121222。adbcL1L2Bω××××××××××××××××a1ωθOa第3页即：EtBl1225、.线圈的转动轴与磁感线垂直。从图位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为E=nBSωcosωt。S为线圈的面积。实际上，这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。针对练习1．闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，图1中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是（）A．都会产生感应电流B．都不会产生感应电流C．甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流D．甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流2．如图2所示，矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合(互相绝缘)．现使线框绕不同的轴转动，能使框中产生感应电流的是（）A．绕ad边为轴转动B．绕oo′为轴转动C．绕bc边为轴转动D．绕ab边为轴转动3．关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是（）A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流B．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流C．穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流4．垂直恒定的匀强磁场方向放置一个闭合圆线圈，能使线圈中产生感应电流的运动是（）A．线圈沿自身所在的平面匀速运动B．线圈沿自身所在的平面加速运动C．线圈绕任意一条直径匀速转动D．线圈绕任意一条直径变速转动5．一均匀扁平条形磁铁与一线圈共面，磁铁中心与圆心O重合(如图)．下列运动中能使线圈中产生感应电流的是（）A．N极向外、S极向里绕O点转动B．N极向里、S极向外，绕O点转动C．在线圈平面内磁铁绕O点顺时针向转动D．垂直线圈平面磁铁向纸外运动6．如图的直角坐标系中，矩形线圈两对边中点分别在y轴和z轴上。匀强磁场与y轴平行。线圈如何运动可产生感应电流（）A．绕x轴旋转B．绕y轴旋转C．绕z轴旋转D．向x轴正向平移7．条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图7所示。若圆第4页环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大为Ⅱ，那么圆环内磁通量变化情况是（）A．磁通量增大B．磁通量减小C．磁通量不变D．条件不足，无法确定8．如图8所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线同一平面，而且处在两导线的中央，则（）A．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零B．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零C．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等D．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零9．闭合铜环与闭合金属框相接触放在匀强磁场中，如图9所示，当铜环向右移动时(金属框不动)，下列说法中正确的是（）A．铜环内没有感应电流产生，因为磁通量没有发生变化B．金属框内没有感应电流产生，因为磁通量没有发生变化C．金属框ab边中有感应电流，因为回路abfgea中磁通量增加了D．铜环的半圆egf中有感应电流，因为回路egfcde中的磁通量减少10．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（）A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P作匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P作加速移动D．将电键突然断开的瞬间11．如图所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为l的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d＞l，则导线框中无感应电流的时间等于（）12．带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内则（）A．只要圆环在转动，小线圈内部一定有感应电流产生B．圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生C．圆环在作变速转动时，小线圈内就一定有感应电流产生D．圆环作匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生13.如图所示的电路中，线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡。下列说法正确的是()A．S闭合后，LA、LB同时发光且亮度不变B．S闭合后．LA立即发光，然后又逐渐熄灭C．S断开的瞬间．LA、LB同时熄灭D．S断开的瞬间，LA再次发光。然后又逐渐熄灭14．一水平放置的矩形线圈abcd在条形磁铁S极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平，如图10所示，位置1和3都靠近位置2，则线圈从位置1到位置2的过程中，线圈内____感应电第5页流，线圈从位置2至位置3的过程中，线圈内____感应电流。(填：“有”或“无”)15．如图12所示，矩形线圈abcd左半边放在匀强磁场中，右半边在磁场外，当线圈以ab边为轴向纸外转过60°过程中，线圈中__________产生感应电流(填会与不会)，原因是_______________。16、如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0．50m，左端接一电阻R=0．20n，磁感应强度B=0.40T，方向垂直于导轨平面的匀强磁场，导体棒曲垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当导体棒以v=4．0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高?(2)回路中感应电流的大小；(3)维持曲棒做匀速运动的水平外力F的大小．四、课堂小结。1、产生感应电流的条件。2、感应电流的方向。3、感应电动势的大小计算公式。第6页五、作业布置。1、在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源．S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是()A．合上开关，a先亮，6后亮；断开开关，a、b同时熄灭B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，n先熄灭，b后熄灭C．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭