感应电流的产生及方向的判断 例题3.如图3所示.闭合的矩形金属线框仅有一半置于范围足够大的匀强磁场中.开始时线框平面与磁场垂直.现从图示位置绕轴按图示方向转动.线框中有感应电流产生吗?试加以分析. 解析:由于开始时线框仅有一半处于磁场中.所以在边进入磁场之前.穿过线框的磁通量是发生不变化的.所以这一阶段线框中无感应电流产生.只有当线框转过角.即从边进入磁场开始.穿过线圈的磁通量才发生变化.如图4所示.但随着线框在磁场中的转动.一旦线框的边转出磁场.穿过线框的磁通量又不发生变化了.电磁感应现象又消失了.以后将重复上述过程. 综上所述.只有线框全部转入磁场中时.才会有感应电流产生.否则没有. 知识链接与误点警示: ①产生感应电流的条件是“穿过闭合电路的磁通量发生变化 .即.要产生感应电流.必须同时满足两个条件.一个是电路闭合.另一个则是穿过电路的磁通量发生变化. ②磁通量的计算公式是:.式中的应是磁场区域内线框平面在垂直于磁场方向上的投影大小.所以此题的讨论中.千万不要误认为线框从开始运动就有感应电流产生.一定要记住:磁通量的实质是穿过某一面的磁感线的条数! 例题4.如图5所示.导线框与导线在同一平面内.直导线中通有恒定电流.在线框由左向右匀速通过直导线的过程中.线框中感应电流的方向是 .先.再.后 .先.再 .始终 .先.再.后 解析(一):由左手定则判断 线框向右运动时.只有和两个边切割磁感线.根据通电导线周围磁场的分布情况可知.开始时.即在边越过通电导线之前.和边以相同的速度切割磁感线.由左手定则可以判断.它们在闭合线框中形成的感应电流方向相反.即分别是逆时针和顺时针的.但由于边所在处的磁感应强度大.所以此时感应电流的方向是顺时针方向的.即.一旦边开始越过通电导线.根据和边所在处的磁感应强度的方向和强弱.由左手定可可以判断得出此时线框中的感应电流的方向是逆时针方向的.即.随着线框继续向右运动.边越过通电导线后.同理可以判断出此时线框中的感应电流的方向是顺时针方向的.即. 综合以上分析.答案应选. 解析(二):由楞次定律判断 通电导线所产生的磁场.在的左侧方向是垂直纸面向外的.而在的右侧方向是垂直纸面向里的.并且离导线越近磁场越强.如图6所示.线框开始向右运动时.由图甲可以看出.穿过线框的向外的磁通量是逐渐增加的.根据楞次定律可以判断出此时线框中的感应电流方向是.一旦线框的边越过通电导线.如图乙所示.穿过线框的磁通量既有向外的.也有向里的.并且向外的磁通量减小.而向里的磁通量增加.由楞次定律可以判断出这一过程中线框中的感应电流方向是.随着线框继续向右运动.当它的边越过通电导线后.穿过线框的磁通量就只有垂直纸面向里的了.并且在逐渐减小.由楞次定律判断出线框中感应电流的方向是. 综合以上分析.答案应选. 知识链接:感应电流方向的判断.既可用右手定则.也可用楞次定律: ①右手定则:适合于判断导线切割磁感线的情形.用右手定则判断感应电流的方向不要仅仅停留在应用上.还要对电流的形成理解其实质.即导线中的自由电子随导线一起做定向运动.于是在洛仑兹力的作用下就会发生定向移动形成电流.即.在利用右手定则的同时.也要和左手定则进行联系. ②楞次定律:适合于判断磁通量发生变化时的情形.应用次定律时.一定要正确理解定律中“阻碍 二字的深刻含义.“阻碍 的并不是磁通量.而是磁通量的变化!即.感应电流的磁场方向并不总是和“引起感应电流的磁场方向 相反的!当“穿过电路的磁通量增加时 .感应电流的磁场方向就和“引起感应电流的磁场方向 相反.否则就相同. 变式训练1:如图7所示.是一个可以绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形线框.当滑动变阻器的滑片自左向右滑动时.从纸外向纸内看.线框将 .保持不动 .逆时针转动 .顺时针转动 .发生转动.但因电源极性不明确.无法判断转动方向 解析:由于滑动变阻器的滑片自左向右滑动.使得电路中的电流变小.因此穿过线框的磁通量变小.虽然不知道穿过线框的磁通量的方向.但由于感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.所以线框只有绕轴顺时针转动才能达到阻碍磁通量减小的目的.故本题答案为. 变式训练2:如图8所示.在一绝缘支架的横梁两端.分别固定一个大小.形状.材料都一样的金属圆环和.只是是闭合的.而上有一个小的缺口.并且横梁和两金属环在同一平面上.横梁是可绕支点在水平面内转动的.原来静止不动.现将一条形磁铁分别去靠近并插向金属圆环和.试分析各出现什么现象? 解析:将条形磁铁靠近并插向闭合金属圆环时.穿过环的磁通量增加.根据楞次定律.环中感应电流的磁场为了阻碍该磁通量的增加.便会出现环与条形磁铁同向运动的情形.从上向下看.横梁带着两金属环是逆时针转动的.即出现了“感应电流的磁场阻碍磁铁和金属环之间的相对运动 现象,而当磁铁靠近并插向有缺口的环时.由于环不闭合.虽然有磁通量的变化.但并没有感应电流产生.所以此时横梁是不动的. 命题解读:从这两道题目可以看出.利用楞次定律不仅可以判断感应电流的方向.而且利用上面的题目中总结出的“感应电流的磁场总阻碍物体之间的相对运动 这个结论.去直接判断线框.导体或磁体的的转动.运动或收缩等情况. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

如图所示,水平的平行虚线间距为d,其间有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里.一个正方形线框的边长为L,且L<d,线框质量m,电阻为R.现将线框由静止释放,若线框的下边缘进入磁场后线框刚好作匀速运动.
(1)线框刚进入磁场时的感应电流的大小及方向;
(2)线框刚开始下落时下边缘到磁场上边缘豹距离.
(3)若线框上边缘刚穿出磁场时的速度与线框进入磁场的速度恰好相等,求线框进出磁场的全过程中产生的总焦耳热.

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(2013·天津耀华中学一模,10题)(16分)如图所示,水平的平行虚线间距为d,其间有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里。一个正方形线框的边长为L,且L<d,线框质量m,电阻为R。现将线框由静止释放,若线框的下边缘进入磁场后线框刚好作匀速运动。

(1)线框刚进入磁场时的感应电流的大小及方向;

(2)线框刚开始下落时下边缘到磁场上边缘豹距离。

(3)若线框上边缘刚穿出磁场时的速度与线框进入磁场的速度恰好相等,求线框进出磁场的全过程中产生的总焦耳热。

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如图所示,把两根平行光滑金属导轨放在水平桌面上,桌子高0.8 m,导轨间距0.2 m,在导轨水平部分有磁感应强度为0.1 T,方向竖直向下的匀强磁场,弧形金属导轨的一端接有电阻R=1 Ω,质量m=0.2 kg的金属杆ab由静止开始距桌面h=0.2 m高处开始下滑,最后落到距桌子水平距离s=0.4 m处,金属杆及导轨电阻不计,试求:


(1)金属杆进入导轨水平部分瞬间产生的感应电流的大小和方向.

(2)金属杆滑出导轨瞬间感应电动势的大小.

(3)整个过程中电阻R放出的热量.

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当线圈在匀强磁场中匀速转动时(  )
A.一定有感应电流产生,此电流的大小和方向场随时间变化
B.可能有感应电流产生,此电流为一恒定电流
C.可能有感应电流产生,此电流的大小随时间变化,而方向不变
D.可能有感应电流产生,此电流的大小及方向均随时间发生变化

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I.已知弹簧振子做简谐运动时的周期公式为T=2π
m
k

其中T是简谐运动的周期,k是轻质弹簧的劲度系数,m是
振子的质量,衡水市滏阳中学的同学以该公式为原理设计了测量轻质弹簧劲度系数k的实验装置(如图1所示),图中S是光滑水平面,L是轻质弹簧,Q是带夹子的金属盒;P是固定于盒上的遮光片,利用该装置和光电计时器能测量金属盒振动时的频率.
(1)为了进行多次实验,实验时应配备一定数量的
钩码
钩码
,将它们中的一个或几个放入金属盒内可改变振子的质量.
(2)通过实验该同学测得了振动频率f和振子质量m的多组实验数据,他想利用函数图象处理这些数据,若以振子质量m为直角坐标系的横坐标,则为了简便地绘制函数图象,较准确地求得k,应以
1
f2
1
f2
为直角坐标系的纵坐标.
(3)若在记录振子质量的数据时未将金属盒质量考虑在内,振动频率f的数据记录准确,则能否利用现有的这些数据结合上述图象,准确地求得轻质弹簧L的劲度系数k?若能,请写出求得k的推导过程及最后表达式.
II.(8分)衡水中学的同学们在实验室里熟悉各种仪器的使用.其中探究意识很强的一名同学将一条形磁铁放在转盘上,如图甲所示,磁铁可随转盘转动,另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边,当转盘(及磁铁)转动时,引起磁感强度测量值周期性地变化,该变化与转盘转动的周期一致.经过操作,该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象

(1)在图象记录的这段时间内,圆盘转动的快慢情况是
先快慢不变,后来越来越慢
先快慢不变,后来越来越慢

(2)圆盘匀速转动时的周期是
0.2
0.2
s.
(3)该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈,当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时.按照这种猜测
AD
AD

A.在t=0.1s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化.
B.在t=0.15s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化.
C.在t=0.1s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值.
D.在t=0.15s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值.

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同步练习册答案