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1、法拉第電磁感應(yīng)定律——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小
典型例題解析
【例1】如圖17-13所示,有一夾角為θ的金屬角架,角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B,方向與角架所在平面垂直,一段直導(dǎo)線ab,從角頂c貼著角架以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),求:(1)t時(shí)刻角架的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(2)t時(shí)間內(nèi)角架的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?
解析:導(dǎo)線ab從頂點(diǎn)c向右勻速運(yùn)動(dòng),切割磁感線的有效長(zhǎng)度de隨時(shí)間變化,設(shè)經(jīng)時(shí)間t,ab運(yùn)動(dòng)到de的位置,則
de=cetanθ=vttanθ
(1)t時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv=Bv2tanθ·t
(2)t時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:
點(diǎn)撥:正確運(yùn)用瞬時(shí)感
2、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式,明確產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體是解這個(gè)題目的關(guān)鍵.
【例2】如圖17-14所示,將一條形磁鐵插入某一閉合線圈,第一次用0.05s,第二次用0.1s,設(shè)插入方式相同,試求:
(1)兩次線圈中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比?
(2)兩次線圈之中電流之比?
(3)兩次通過(guò)線圈的電量之比?
解析:
點(diǎn)撥:兩次插入時(shí)磁通量變化量相同,求電荷量時(shí)電流要用平均值.
【例3】如圖17-15所示,abcd區(qū)域里有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)有一豎直的圓環(huán)使它勻速下落,在下落過(guò)程中,它的左半部通過(guò)水平方向的磁場(chǎng).o是圓環(huán)的圓心,AB是圓環(huán)豎直直徑的兩個(gè)端點(diǎn),那么
[ ]
A.當(dāng)
3、A與d重合時(shí),環(huán)中電流最大
B.當(dāng)O與d重合時(shí),環(huán)中電流最大
C.當(dāng)O與d重合時(shí),環(huán)中電流最小
D.當(dāng)B與d重合時(shí),環(huán)中電流最大
點(diǎn)撥:曲線在垂直于磁感線和線圈速度所確定的方向上投影線的長(zhǎng)度是有效切割長(zhǎng)度.
參考答案:B
【例4】如圖17-16所示,有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-3T,在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場(chǎng)的O軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),已知棒長(zhǎng)L=0.20 m,角速度ω=20rad/s,求:(1)O、A哪一點(diǎn)電勢(shì)高?(2)棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有多大?
點(diǎn)撥:取棒中點(diǎn)的速度代表棒的平均速度
參考答案
(1)A;(2)E=4×10-4V
跟蹤反饋
1.
4、如圖17-17所示中PQRS為一正方形線圈,它以恒定的速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,MN與線圈邊成45°角,E、F分別為PS、PQ的中點(diǎn),關(guān)于線圈中感應(yīng)電流的大小,下面判斷正確的是
[ ]
A.當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)MN時(shí),線圈中感應(yīng)電流最大
B.當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)MN時(shí),線圈中感應(yīng)電流最大
C.當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)MN時(shí),線圈中感應(yīng)電流最大
D.當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)MN時(shí),線圈中感應(yīng)電流最大
2.有一總電阻為5Ω的閉合導(dǎo)線,其中1m長(zhǎng)部分直導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以5m/s的速度沿與磁感線成30°角的方向運(yùn)動(dòng),如圖17-18所示,該直導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)___
5、____V,磁場(chǎng)對(duì)直導(dǎo)線部分的作用力大小為_(kāi)_______N,方向?yàn)開(kāi)_______.
3.有一面積為S=100cm2的金屬環(huán),電阻為R=0.1Ω,環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖17-19所示,磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里,則在t1-t2時(shí)間內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為_(kāi)_______C.
4.如圖17-20所示,邊長(zhǎng)為a的正方形閉合線框ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,初始時(shí)刻線框所在平面與磁感線垂直,經(jīng)過(guò)t時(shí)刻后轉(zhuǎn)過(guò)120°角,求:
(1)線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在t時(shí)間內(nèi)的平均值
(2)轉(zhuǎn)過(guò)120°角時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值
(3)設(shè)線框電阻為R,則這一過(guò)程中通過(guò)線框截面的電量
參考答案