第十单元 电磁感应2Word格式.docx

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1.2.2大小：

安培力F＝BIL3

1.2.3直流电动机3

1.3磁场对运动电荷的作用力3

1.3.1洛伦兹力：

f=qυB3

2电磁感应4

2.1感应电流产生的条件4

2.1.1闭合电路中的磁通量发生变化4

2.2感应电流的方向4

2.2.1右手定则：

切割产生电流4

2.2.2楞次定律：

磁场变化产生电流4

2.3感应电动势4

2.3.1法拉第电磁感应定律：

ε=NΔφ/Δt4

2.3.2导线切割磁感线：

ε=BLυ5

1磁场

1、磁场定义：

磁铁和电流周围存在磁场，磁铁之间、电流之间、磁铁与电流是通过磁场作为媒介而发生相互作用的。

磁场是一种物质。

2、磁现象的电本质：

（拓展型P53页）

磁场是由运动的电荷产生的。

3、磁场的方向规定：

小磁针北极静止时所指的方向。

4、磁场的基本性质：

对放入磁场中的磁铁或电流有力的作用。

1.1磁场的描述

1.1.1磁感线

1、在磁体的外部，磁感线N极出发到S极；

在磁体的内部，磁感线从S极到N极，形成封闭的曲线。

2、磁感线上某点的切线方向，就是该点的磁场方向。

3、磁感线越密的地方，磁场越强。

4、磁感线是用来形象地描述磁场而引入的假想模型，不是实际存在的。

5、磁感线分布特征：

近密远疏，内密外疏，内外反向。

练习：

关于磁感线，正确的说法是（A）铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是磁感线，（B）磁感线总是从磁体的N极发出终止于磁体的S极，（C）磁体S极放入磁场中受力方向与该处磁感线方向相反，（D）任何磁感线都是闭合曲线。

1.1.1.1磁铁的磁感线

1.1.1.1.1条形磁铁

1.1.1.1.2蹄形磁铁

磁场对磁极的作用

确定下列各磁体A、B、C所受磁场力的方向。

.1.1.2电流的磁感线

右手螺旋定则

1.1.1.2.1直线电流

1.1.1.2.2环形电流

1.1.1.2.3通电螺旋管

请画出地磁场的分布

练习1：

在同一平面上有a、b、c三根等距平行放置的长直导线，依次载有电流强度为1安、2安和3安的电流，各电流的方向如图所示，则导线a所在处磁场方向向___________，导线b所在处磁场方向向____________。

练习2：

定性出图中通电导体在A、B、C各点处合磁场方向。

1.1.1.2.4匀强磁场

B=F/IL

1、物理意义：

用来描述磁场的强弱和方向。

2、矢量性：

磁感强度是矢量，它的方向就是磁场方向，与电流受力方向垂直。

3、固有性：

与放入的电流无关，只由原磁场的性质决定；

磁感强度B与式中的F、I、L无关，I称为检验电流。

4、条件性：

本定义式只适用于电流放置方向与磁场垂直的情况，在非匀强磁场中还必须要求L足够短。

5、普适性：

比值定义法适用于一切磁场；

6、叠加性：

遵循平行四边形法则。

7、磁感应强度的测量：

1）用磁传感器伸进通电螺线管内测得B—x曲线；

2）电流天平；

例：

如图所示的电流天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下挂有一矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈下部悬在待测定的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，当线圈中通以顺时针流动的电流I时，在天平两端各加上质量为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流方向相反，大小不变时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，试求磁感应强度的大小和方向。

3）利用地磁场测磁铁磁场的磁感应强度；

同一小段通电导线放入磁场中:

（A）在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度必为零，

（B）放甲处所受磁场力比放乙处所受磁场力大，则甲处磁感应强度比乙处磁感应强度大，

（C）放某处所受磁场力方向与该处磁感应强度相同，

（D）磁感应强度与放入场中的电流成反比，

（E）磁感应强度决定于场源电流和与场源电流的距离。

2．一通电导线顺＋y轴放时不受磁场力，顺＋z轴方向放时受磁场力沿＋x方向，则B的方向如何？

φ=BS⊥

1、定义：

穿过某一截面的磁感线的多少，就叫做穿过这截面的磁通量。

2、条件性：

本式仅只适用于B与S垂直的情况，只适用匀强磁场的计算。

3、单位：

wb（韦伯）

4、特点：

1）标量性：

只有大小,没方向,但有正负；

2）合磁通：

穿过某一面的抵消后的净剩磁感线的多少；

3）磁通量的改变量：

⊿Φ=Φ2-Φ1

4）磁通量与线圈的匝数无关；

（七）磁通密度：

1）定义：

垂直磁场方向单位面积上的磁通量，即单位面积上的磁感线条数，磁通密度与磁感应强度大小相等；

2）表达式：

B=Φ/S

关于磁通量，下列说法中正确的是:

（A）同一线圈放在B大处时也大，

（B）某线圈内＝0时，B必为零，

（C）B即单位面积上的磁通量，

（D）磁通量即垂直穿过线圈的磁感线多少，

（E）磁通量是标量。

2．如图两通电线圈交叉放置，使三块面积相等，比较三块面积中的磁通量大小。

3．一线圈如图套在通电长螺线管外，其中的磁通量如何？

1.2磁场对电流的作用

1、电流之间通过磁场发生相互作用，其作用特点是：

同向电流相吸，反向电流相斥。

2、适用的因果关系：

因：

电流（通电导线在磁场）果：

受力（有时表现为运动）

电流是“因”，受力（运动）是“果”。

左手定则

B与I可以不垂直，

但F一定与B、I都垂直

安培力F＝BIL

公式适用的条件：

1、匀强磁场中电流的受力；

2、电流方向与磁场方向垂直；

当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流没有力的作用。

3、式中的L是通电导线在磁场中的等效长度：

导线在垂直于磁场方向的投影长度。

例1：

分析下列通电线圈A的受力情况。

总结：

导体运动方向的判断

1、微元法：

对导体的每一小段应用左手定则，然后求合力；

2、等效法：

将小磁针（条形磁铁）与环形电流等效；

3、推论法：

利用两通电导线“同向相吸，反向相斥”的结论；

4、特殊位置法：

利用导体便于分析的特殊位置判断。

明确研究对象——作截面图或俯视图——受力分析

例2：

重为0.1N、长为10cm的金属棒用长为20cm的绝缘细线悬挂起来，棒呈水平状态，通以图示方向的5A电流，加一水平且垂直于棒的匀强磁场，磁感应强度为0.2T，求：

（1）此棒所受安培力，

（2）每根细线所受张力。

例3：

如图，质量为m、长为L、电阻为r的金属棒搁在与水平面成角放置的两平行光滑金属导轨上，导轨电阻不计，上端连一电阻R和一内阻也为r的电源，空间有一垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度为B的匀强磁场，金属棒恰静止在导轨上，求：

（1）此时棒中的电流，

（2）电源的电动势。

如图，质量为m、长为L、电阻为r的金属棒搁在水平放置的两平行光滑金属导轨上，导轨电阻不计，右端连一电阻R和一电动势为、内阻也为r的电源，空间有一与水平面成角斜向上，且垂直于金属棒的匀强磁场，其磁感应强度多大时棒对导轨恰无压力，在这种情况下刚释放棒时棒的加速度。

2．如图，质量为40g、长为40cm的金属棒搁在与水平面成30角放置的两平行光滑金属导轨上，棒内通以图示方向的5A电流，空间有一匀强磁场，棒恰静止，求下述三种情况下，磁感应强度的大小，

（1）B垂直于导轨平面，

（2）B水平向左，（3）B竖直向上。

3：

一边长为5m、总重为0.2N的正方形通电线框可绕过其一边的OO’轴自由转动，电流方向为adcba，线框处于竖直向下的磁感应强度为1T的匀强磁场中，静止时线框与竖直平面的夹角为37，则此时线框中的电流多大？

4、（安培力的作用点）匀质金属棒长为L．质量为m，上端悬挂于垂直于纸面的水平轴O点上，下端固定一质量也为m的金属小球，棒可在竖直平面内绕O点自由转动，棒与弧形导电导轨MN始终良好接触，弧的圆心在O点，半径为3L／4，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于OMN平面向里，闭合电键后棒偏转到新的位置平衡，此时电流表示数为I，则此时棒与竖直方向的夹角为＿＿＿＿＿＿＿。

1.2.3直流电动机

1、原理：

电流在磁场中受安培力矩而转动。

2、主要部件：

转子（线圈）、定子（磁体）、换向器（线圈过平衡位置时改变线圈中的电流方向）、电刷。

3、将电能转化为机械能的装置：

转化效率η＝P出/P入=（UI－I2r）/UI

1.3磁场对运动电荷的作用力

f=qB

1、矢量性：

洛伦兹力的方向遵循左手定则。

适用于带电粒子的速度方向与磁场方向垂直，两者平行时不受力。

3、带电粒子垂直射入匀强磁场时，在不计重力条件下，洛伦兹力提供向心力，粒子在磁场中做匀速圆周运动。

2电磁感应

2.1感应电流产生的条件

下列说法正确的是：

（A）电路所在处的磁场发生变化时电路中必有感应电流，

（B）导体做切割磁感线运动时导体中必有感应电流，

（C）电路中要有感应电流，电路必须在磁场中，

（D）闭合电路所在处磁场不发生变化时电路中也可能出现感应电流。

2.1.1闭合电路中的磁通量发生变化

磁通变化的三种情形：

1、闭合电路的回路面积变化；

2、闭合电路所在处的磁场强弱发生变化；

3、闭合电路的截面与磁感线夹角发生变化（线圈在磁场中转动）。

2.2感应电流的方向

切割产生电流

适用的因果关系是：

因：

导线运动（切割磁感线）果：

（闭合电路的一部分导体）产生电流

运动是“因”，电流是“果”

注意与左手定则适应的因果关系恰好相反。

ε=BL

1、产生感应电动势导体，相当于一个电流，其电阻即为电流内阻，其两端的电压即为端电压，而非电动势。

2、条件性

（1）适用于导线在匀强电场中且B与υ垂直情形

（2）式中的L可理解为导线在垂直于磁场方向的投影长度。

例1圆环直径1m，由电阻为12的裸导线弯接而成，磁感应强度为B＝0.5T的匀强磁场垂直于环面向里，铜棒AB长1.5m、电阻为0.6，以垂直于棒的速度v＝6m/s沿环向右匀速运动，棒与环始终良好接触，经过圆心时，求：

（1）棒中的电流，

（2）棒两端点间的电压，（3）移动棒所需外力。

1一边长为L、每边电阻为R的正方形导线框abcd以速度v匀速向右穿过磁感应强度为B、宽为s的匀强磁场区，求：

（1）穿进和穿出两种情况下ab两点间的电压，

（2）当L＞s或L＜s两种情况下穿过过程中拉力所做的功。

2　一边长为2L、每边电阻为R的正方形导线框abcd以速度v匀速从磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场区向右穿过宽为L的无磁场区，进入磁感应强度为2B、方向垂直纸面向外的匀强磁场区，如图，试讨论线框中感应电流的变化情况，画出其变化图线。

例2质量为m＝0.1kg、电阻为R＝2、边长为L＝0.5m的正方形导线框竖直放置，静止起下落h高后进入水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B＝1T，磁场区高为H＝1.35m，如图，落入磁场时刚好匀速运动，求：

（1）高h，

（2）下边通过磁场区所需时间。

1长为