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法拉第电磁感应定律 自感

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法拉第电磁感应定律 自感 - PowerPoint PPT Presentation


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法拉第电磁感应定律 自感. 1. 在 中, E 的大小是由线圈的匝数及磁通量的变化率决定的,与 Φ 及 Δ Φ 之间无大小上的必然联系。. 2 .公式 与 E=BLV sin θ 的比较. ① 研究对象不同:前者是一个回路(不一定闭合),后者是一段直导线(或等效成直导线)。 ②适用范围不同:前者具有普遍性,无论什么方式引起的 Φ 的变化都适用,后者只适用一部分导体做切割磁感线运动的情况。

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Presentation Transcript
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1.在 中,E的大小是由线圈的匝数及磁通量的变化率决定的,与Φ及ΔΦ之间无大小上的必然联系。

2.公式 与E=BLVsinθ的比较

①研究对象不同:前者是一个回路(不一定闭合),后者是一段直导线(或等效成直导线)。

②适用范围不同:前者具有普遍性,无论什么方式引起的Φ的变化都适用,后者只适用一部分导体做切割磁感线运动的情况。

③条件不同:前者不一定是匀强磁场, E由决定与ΔΦ大小无必然联系;后者B、L、v之间应取两两互相垂直的分量,可采用投影的办法。

④意义不同:前者求得是平均电动势;后者 v若是平均速度,则E为平均电动势;若v为瞬时速度,则E为瞬时电动势。

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自感现象中,自感电动势总阻碍自身电流的变化,“阻碍”不是“阻止”。线圈中的电流增加时,自感电流的方向与原电流方向相反;当线圈中电流减小时,自感电流的方向与原电流的方向相同.自感电动势的大小与电流的变化率成正比

自感系数L由线圈自身的性质决定,与线圈的长短、粗细、匝数、有无铁芯有关

自感现象是电磁感应的特例.一般的电磁感应现象中变化的原磁场是外界提供的,而自感现象中是靠流过线圈自身变化的电流提供一个变化的磁场.它们同属电磁感应,所以自感现象遵循所有的电磁感应规律.自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化,不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化.原电流最终还是要增加到稳定值或减小到零

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自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生.在判断电路性质时,一般分析方法是:当流过线圈L的电流突然增大瞬间,我们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬间,我们可以把L看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流

图2电路中,当S断开时,我们只看到A灯闪亮了一下后熄灭,那么S断开时图1电路中就没有自感电流?能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的结构.在图2电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值,使S断开前,并联电路中的电流IL>>IR, S断开瞬间,虽然L中电流在减小,

但这一电流全部流过A灯,仍比S断开前A灯的电流大得多,且延滞了一段时间,所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭,对图1的电路,S断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还小,就不会出现闪亮一下的现象

slide5
公式的选用

(1)法拉第电磁感应定律 计算的电动势为平均值,用来计算通过导体横截面的电量

(2)公式E=BLv,可以计算感应电动势的瞬时值

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旋转切割产生的感应电动势

v

ω

o a

a d

ω

B

b c

L2

L1

(1)转动轴与磁感线平行

(2)线圈的转动轴与磁感线垂直

从图示位置开始计时,则感应电动势的即时值为e=nBSωcosωt。该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关(但是轴必须与B垂直)

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E

Em

O

T 2T

y

b

B

ω

a

o

x

如图所示,xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外、向里的匀强磁场,磁感应强度均为B,一个围成四分之一圆形的导体环oab,其圆心在原点o,半径为R,开始时在第一象限。从t=0起绕o点以角速度ω逆时针匀速转动。试画出环内感应电动势E随时间t而变的函数图象(以顺时针电动势为正)

感应电动势的最大值为Em=BR2ω,周期为T=2π/ω

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d c

a b

电磁感应中的能量守恒
  • 只要有感应电流产生,电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想

如图所示,矩形线圈abcd质量为m,宽为d,在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场,磁场上、下边界水平,宽度也为d,线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动,那么在线圈穿越磁场的全过程,产生了多少电热?

Q =2mgd

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自感现象的分析与应用

如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法中正确的是( )

A.合上开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮

B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮

C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会熄灭

D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会才熄灭

A、D

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L

a

b

R

如图所示,a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”,闭合电键调节R,能使a、b都正常发光。断开电键后重做实验:电键闭合后看到的现象是什么?稳定后那只灯较亮?再断开电键,又将看到什么现象?

闭合瞬间,由于电感线圈对电流增大的阻碍作用,a将慢慢亮起来,b立即变亮。这时L的作用相当于一个大电阻;稳定后两灯都正常发光,a的功率大,较亮。这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻);断开瞬间,由于电感线圈对电流减小的阻碍作用,通过a的电流将逐渐减小,a渐渐变暗到熄灭,而abRL组成同一个闭合回路,所以b灯也将逐渐变暗到熄灭,而且开始还会闪亮一下(因为原来有Ia>Ib),并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反。这时L相当于一个电源