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    (二).导体切割磁感线产生感应电动势 1．对公式E =Blv的研究 (1)公式的推导 取长度为1的导体棒ab .强度垂直于磁场方向放在磁感强度为B的匀强磁场中.当棒以速度v做垂直切割磁感线运动时.棒中自由电子就将受到洛仑兹力fb=evB的作用.这将使的a.b两端分别积累起正.负电荷而在棒中形成电场.于是自由电子除受fb作用外又将受到电场力fc=eE.开始a.b两端积累的电荷少.电场弱.fc小.棒两端积累的电荷继续增加.直至电场力与洛仑兹力平衡:fc=fB.由于fB移动电荷.使得做切割磁感线运动的ab棒形成一个感应电源.在其外电路开路的状态下.电动势与路端电压相等.即E=Uab­=El.于是由 .便可得E = lvB (2)与公式E =的比较. 当把法拉第电磁感应定律E =中的理解为切割导体在时间内“扫过的磁通量 时.就可用E =直接推导出.因此公式E = lvB实际上可以理解为法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线而发生电磁感应现象这种特殊情况下的推论. 一般地说.公式E = lvB只能用于计算导体切割磁感线时产生的感应电动势.公式 E =则可以用来计算所有电磁感应现象中产生的感应电动势,但公式E =只能用于计算在时间内的平均感应电动势.而公式E = lvB则既可以用来计算某段时间内的平均感应电动势.又可以用来计算某个时刻的瞬时感应电动势.只要把公式中的v分别以某段时间内的平均速度或某个时刻的瞬时速度代入即可. (3)适用条件 除了磁场必须是匀强的外.磁感强度B.切割速度v.导体棒长度l三者中任意两个都应垂直的.即这三个关系必须是同时成立的.如有不垂直的情况.应通过正交分解取其垂直分量代入. (4)公式中l的意义 公式E = lvB中l的意义应理解为导体的 .所谓导体的有效切割长度.指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于v和B的方向上的投影的长度. (5)公式中v的意义 对于公式E = lvB中的v.首先应理解为导体与磁场间的相对速度.所以即使导体不动因则磁场运动.也能使导体切割磁感线而产生感应电动势,其次.还应注意到v应该是垂直切割速度,另外.还应注意到在“旋转切割 这类问题中.导体棒上各部分的切割速度不同.此时的v则应理解为导体棒上各部分切割速度的平均值.在数值上一般等于旋转导体棒中点的切割速度. 2.导体转动切割磁感线产生的感应电动势 如图10-2-1所示.当导体在垂直于磁场的平面内.绕一端以角速度 ω匀速转动.切割磁感线产生感应电动势时: (三).自感现象 1．自感现象 (1)当闭合回路的导体中的电流发生变化时.导体本身就产生感应电动势.这个电动势总是阻碍导体中 的变化.这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.叫做自感现象. 通电自感和断电自感 在课本中介绍通电过程产生的自感演示实验中.先闭合S.调节R1.R.使两灯均正常发光.然后断开S.重新接通电路时可以看到.跟有铁芯的线圈L串连的灯泡A1却是逐渐亮起来的.“逐渐 并不是一个缓慢的长过程.“逐渐 的时间实际是很短的.只是相对同时变化而言. 介绍断电过程产生的自感演示实验中.接通电路.灯泡A正常发光.断开电路.可以看到灯泡A没有立即熄灭.相反.它会很亮地闪一下 .这里很亮地闪一下是有条件的.即S接通时.流过线圈中的电流要大于流过灯泡中的电流.因为S断开时.灯泡和线圈组成的回路中的电流.是以线圈中的原电流为初始电流.再减小到零的. (2)实质:由于回路中流过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象. (3)电流变化特点:由于感应电流总是阻碍线圈中自身电流的增大或减小.故其本身的电流的增大或减小总表现为一种“延缓 效应.即电流变化的同时产生影响导体中电流变化的因素.此瞬时电流不会发生突变.而是较慢地达到那种变化. 2．自感电动势 (1)概念:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.其效果表现为延缓导体中电流的变化. (2)大小: (3)方向:当流过导体的电流减弱时.E自的方向与原电流的方向相同.当流过导体的电流增强时.E自的方向与原电流的方向相反. 3．自感系数L (1)不同的线圈在电流变化快慢相同的情况下.产生的自感电动势不同,在电学中.用自感系数来描述线圈的这种特性.用符号“L 表示. (2)决定因素:线圈的横截面积 .线圈 .单位长度上的线圈匝数 .自感系数 ,有铁芯比无铁芯时自感系数要 得多. (3)单位: .简称“享 .符号“H .常用的有毫享.1H＝103mH＝106μH (4)物理意义:表征线圈产生自感电动势本领的大小.数值上等于通过线圈的电流在1s内改变1A时产生的自感电动势的大小. 4．自感现象的应用和防止 (1)应用:如日光灯电路中的镇流器.无线电设备中和电容器一起组成的振荡电路等.利用自感现象.可以适当地增大自感系数. (2)危害及防止:在自感系数很大而电流又很强的电路中.切断电路的瞬时.会因产生很高的自感电动势而出现电弧.从而危及工作人员和设备的安全.此时可用特制的安全开关.制作精密电阻时.采用双线绕法.防止自感现象的发生.减小因自感而造成的误差.也可以通过阻断形成自感所必需的通路或设法减小自感系数来减少自感的危害. 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    电磁感应与电路的综合

    关于电磁感应电路的分析思路其步骤可归纳为“一源、二感、三电”，具体操作为：

    对于电磁感应电路的一般分析思路是：先电后力，具体方法如下：

    ①先做“源”的分析：分离出电路中由电磁感应所产生的________，并求出电源的________和电源的________．在电磁感应中要明确切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于________，其他部分为________．接着用右手定则或楞次定律确定感应电流的________．在电源(导体)内部，电流由________(低电势)流向电源的________(高电势)，在外部由正极流向负极．

    ②再做路的分析：分析电路的结构，画出________，弄清电路的________，再结合闭合电路欧姆定律及串、并联电路的性质求出相关部分的________，以便计算________．

    ③然后做力的分析：分离力学研究对象(通常是电路中的杆或线圈)的受力分析，特别要注意________力与________力的分析．

    ④接着运动状态的分析：根据力与运动状态的关系，确定物体的________．

    ⑤最后做能量的分析：找出电路中________能量的部分结构和电路中________能量部分的结构，然后根据能的转化与守恒建立等式关系．

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    （2011?苏州二模）如图所示，在水平面上固定一光滑金属导轨HGDEF，EF∥GH，DE=EF=DG=GH=EG=L．一质量为m足够长导体棒AC垂直EF方向放置于在金属导轨上，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r．整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．现对导体棒AC施加一水平向右的外力，使导体棒从D位置开始以速度v0沿EF方向做匀速直线运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．
    （1）求导体棒运动到FH位置，即将离开导轨时，FH两端的电势差．
    （2）关于导体棒运动过程中回路产生感应电流，小明和小华两位同学进行了讨论．小明认  为导体棒在整个运动过程中是匀速的，所以回路中电流的值是恒定不变的；小华则认  为前一过程导体棒有效切割长度在增大，所以电流是增大的，后一过程导体棒有效切  割长度不变，电流才是恒定不变的．你认为这两位同学的观点正确吗？请通过推算证  明你的观点．
    （3）求导体棒从D位置运动到EG位置的过程中，导体棒上产生的焦耳热．

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