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四(三)感应电动势. 法拉第电磁感应定律. 两个电路电流的大小 I 由电动势 E 和电路的总阻值 R 总 共同决定,即 I = E / R 总 (图 b 中线圈的电阻相当于电源的内阻);当两个电路的电键都断开时,两个电路虽然没有电流通过了,但电路中还有电动势,因为电动势是由电源产生的,与电路是否闭合无关。.
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四(三)感应电动势 法拉第电磁感应定律
两个电路电流的大小I由电动势E和电路的总阻值R总共同决定,即两个电路电流的大小I由电动势E和电路的总阻值R总共同决定,即 I = E / R总 (图b中线圈的电阻相当于电源的内阻);当两个电路的电键都断开时,两个电路虽然没有电流通过了,但电路中还有电动势,因为电动势是由电源产生的,与电路是否闭合无关。
要使闭合电路中有电流,电路中必须有电源,电流是由电源的电动势产生的,在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势,电路断开时,电路中虽然没有电流,电动势依然存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。要使闭合电路中有电流,电路中必须有电源,电流是由电源的电动势产生的,在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势,电路断开时,电路中虽然没有电流,电动势依然存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
在上图中,导体AB切割磁感线的速度越大,穿过闭合电路所围面积的磁通量的变化越快,感应电动势和感应电流越大。在上图中,导体AB切割磁感线的速度越大,穿过闭合电路所围面积的磁通量的变化越快,感应电动势和感应电流越大。
在上图中,磁铁运动得越快,穿过螺线管的磁通量度变化得越快,感应电动势和感应电流越大。在上图中,磁铁运动得越快,穿过螺线管的磁通量度变化得越快,感应电动势和感应电流越大。
在上图中,通电或断电时,比起逐渐改变电阻器的电阻时,A中的电流变化得快,因而穿过B的磁通量变化得也快,B中的感应电流和感应电动势变化得也越大。在上图中,通电或断电时,比起逐渐改变电阻器的电阻时,A中的电流变化得快,因而穿过B的磁通量变化得也快,B中的感应电流和感应电动势变化得也越大。
感应电动势的大小一磁通量变化的快慢有关,磁通量变化快慢可以通单位时间内磁通量的变化来表示,单位时间内磁通量的变化量,通常叫做磁通量的变化率,这就是说,感应电动势的大小跟磁通量的变化率有关
法拉弟电磁感应定律 电路中感应电动势的 大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,这就是法拉弟电磁感应定律.
设时刻t1时闭合电路中的磁通量为ф1,时刻t2时穿过闭合电路的磁通量为ф2,则在时间Δt=t2-t1内磁通量的变化量为Δф=ф2-ф1,设感应电动势为E,则有:E=kΔф/Δt,其中k为比例等比例系数,在国际单位制中,电动势的单位为伏特(V),ф的单位为韦伯(Wb),t的单位为秒(s),此时k=1,则上式可改成:设时刻t1时闭合电路中的磁通量为ф1,时刻t2时穿过闭合电路的磁通量为ф2,则在时间Δt=t2-t1内磁通量的变化量为Δф=ф2-ф1,设感应电动势为E,则有:E=kΔф/Δt,其中k为比例等比例系数,在国际单位制中,电动势的单位为伏特(V),ф的单位为韦伯(Wb),t的单位为秒(s),此时k=1,则上式可改成: E=Δф/Δt。
设闭电路是一个n匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,由于n匝线圈可以看成是n个单匝线圈的串联,因此整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的n倍:设闭电路是一个n匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,由于n匝线圈可以看成是n个单匝线圈的串联,因此整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的n倍: E=nΔф/Δt
把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线圈平面与磁感线垂直,设线框可动部分ab的长度为L,以速度v向右运动,在Δt的时间内由原来位置ab移到a1b1,这时线框面积变化为ΔS=LvΔt,穿过线圈的磁通量变化量为:Δф=BLvΔt,代入公式可得:把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线圈平面与磁感线垂直,设线框可动部分ab的长度为L,以速度v向右运动,在Δt的时间内由原来位置ab移到a1b1,这时线框面积变化为ΔS=LvΔt,穿过线圈的磁通量变化量为:Δф=BLvΔt,代入公式可得: E=BLv
如果导线;的运动方向跟导线本身垂直,但跟磁感线方向有一个夹角θ,我们可以把速度分解为两个分量,垂直磁场的分量V1=Vsinθ,平行磁场的分量V2=Vcosθ,后者不切割磁感线,不产生感应电动势,前者切割磁感线,产生的感应电动势为E=BLV1,所以:如果导线;的运动方向跟导线本身垂直,但跟磁感线方向有一个夹角θ,我们可以把速度分解为两个分量,垂直磁场的分量V1=Vsinθ,平行磁场的分量V2=Vcosθ,后者不切割磁感线,不产生感应电动势,前者切割磁感线,产生的感应电动势为E=BLV1,所以: E=BLVsinθ所以:导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小,跟磁感应强度B、导线的长度L、运动的速度V以及运动方向和磁感线方向的夹角θ的正弦sinθ成正比。
在水平方向ab边受到安培力Fm=BIl的作用.因为金属线框是做匀速运动,所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力,即F=BIl.在水平方向ab边受到安培力Fm=BIl的作用.因为金属线框是做匀速运动,所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力,即F=BIl. 在匀速向外技金属线框的过程中,拉力做功的功率P=F·V=BIlv.
拉力的功并没有增加线框的动能,而是使线框中产生了感应电流I.根据能的转化和守恒定律可知,拉力F的功率等于线框中的电功率P’.拉力的功并没有增加线框的动能,而是使线框中产生了感应电流I.根据能的转化和守恒定律可知,拉力F的功率等于线框中的电功率P’. 闭合电路中的电功率等于电源电动势ε(在这里就是感应电动势)与电流I的乘积. 显然FV=εI, 即BIlv=εI.
产生的原因 大小的决定因素 感应电动势 磁通量变化 磁通量的变化快慢 加速度 速度变化 速度的变化快慢 概念的类比(填表)
[例题]如图所示,一矩形金属线框的电阻为50Ω,边长ab = 40cm 、bc = 80cm 。垂直放置在磁感强度为0.50T的匀强磁场中,PQ为匀强磁场的边界。现将线框以2.0 m / s的速度匀速向右拉出磁场。 (1)求线框中的感应电流的大小和方向; (2)求在整个过程中线框发出的热量; (3)分析这一过程的能量是怎么转化的
图4 P ×××××× ×××××× ×××××× v ×××××× Q ×××××× Q