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《淺談電磁感應(yīng)中的感應(yīng)電動勢》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、淺談電磁感應(yīng)中的感應(yīng)電動勢貴州省遵義市第三中學(xué)陳祥銀電磁感應(yīng)是電磁學(xué)部分的重要組成部分，學(xué)生對感應(yīng)電動勢的理解和計算往往感到非常困難，對有感應(yīng)電動勢的電路的處理更加困惑，究其原因是對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解不夠，對產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件和電磁感應(yīng)中的內(nèi)外電路分析不清楚，本文就此問題進(jìn)行簡單的探討。一、對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們，感應(yīng)電動勢的大小與穿過閉合電路的磁通量的變化率成正比，眠詈，學(xué)生往往根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律認(rèn)知產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是閉合電路且穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致認(rèn)識上的失誤，當(dāng)電路不是閉合
2、時，也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，可以假想電路是閉合的,從而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律處理。例題1.如圖所示，磁場垂直面積S=200cm2的開口金屬環(huán)面，當(dāng)磁場隨時間按B=0.5t+2變化，求線圈中的感應(yīng)電動勢E。分析：由于線圈有一個較小的開口，當(dāng)磁通量發(fā)生變化時，沒有感應(yīng)電流，二0.5T/s則由法拉第電磁感可以假設(shè)缺口處接通構(gòu)成一個閉合電路，由題意些應(yīng)定律：E=n—=nS—=1X2X1(T2X0.5ArAr=1X1O'2V例題2.如圖所示，一長為L=20cm的金屬桿以一端為圓心沿垂直于磁場方向勻速轉(zhuǎn)動，其角速度為w=10rad/s,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度
3、B=0.5T,求金展桿的感應(yīng)電動勢E.分析：設(shè)想oa、某一半徑和圓弧構(gòu)成閉合電路，設(shè)經(jīng)過時間At,oa金屬桿轉(zhuǎn)2到。b位置，則磁通量的變化量豊沁=警，由法拉第電磁感應(yīng)定b缶_△①nBwL"1x0.5x10x0.2-佯：E=n==Ar22=1(V)感應(yīng)電動勢的方向：由上假設(shè)，感應(yīng)電流的方向由楞次定律可以判斷，從而可以判斷感應(yīng)電動勢的方向。上面的處理基于一種假設(shè)，我們知道它是正確的，但是沒有較大的說服力，對內(nèi)外電路的判斷存在困難，選修3?2第四章第5節(jié)專門對產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的本質(zhì)進(jìn)行了分析，同時對內(nèi)外電路的判斷提供了方法，二、感生電動勢和動生電動
4、勢1.感牛電動勢由于磁場的變化產(chǎn)生渦旋感生電場，從而導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感生電場提供非靜電力，所以感應(yīng)電動勢與線圈是否閉合無關(guān)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知給感生電動勢：「AOsABE=n=nAtAt例題3、如圖所示面積S=100cm2的金屬線圈，線圈的匝數(shù)n=50匝，磁場方向垂直線圈平面向里且隨時間的變化規(guī)律如圖所示，求線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢aRBfT0.10.2i/sE。分析：由圖可知磁場的變化率為一定律sBA/恒量即里=Tls,由法拉第電磁感應(yīng)Ar=50x0.01x1=0.5(V)線圈相當(dāng)于電源部分，感生電動勢的方向：逆時針方向，
5、2?動生屯動勢導(dǎo)體中的自由電荷由于導(dǎo)體相對磁場發(fā)牛運(yùn)動，即導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動,受到洛倫茲力的作用而發(fā)生定向運(yùn)動產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。動生電動勢是洛倫茲力提供非靜電力。所以動生電動勢與電路是否閉合無關(guān)。單根導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，當(dāng)B丄厶丄V時，動生電動勢E=^=8LVAr例題4.如圖所不，在一個光滑水平金屬框架上垂直放置一根長l=0.4m的金屬棒ab,其電Xcb阻r=0.1Q.框架左端的電阻R-0.4Q.垂直框面的勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B=0.1T.當(dāng)用外力使棒ab以速度v=5m/s右移時，ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢￡=A/分析：由E=—=B
6、LV=0.1X0.4X5=0.2(V)Ab導(dǎo)線相當(dāng)于電源部分，感應(yīng)電動勢的方向：逆時針方向三、感生電動勢和動生電動勢同吋存在吋電動勢的計算1、由電源電動勢的疊加原理：同向電動勢相加，反向電動勢相減例題5..如圖所不，在一個光滑水平金屬框架上垂直放置一根長l=0.4m的金屬棒ab,其電阻尸0.1Q.框架左端的電阻R=0.4Q.垂直框面的勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度按如圖所示的規(guī)律變化.T=0時，ab棒到cd的距離為xo=0.2m,當(dāng)用外力使棒ab以速度v=0.5m/s右移時，球t二2s時刻ab棒屮產(chǎn)生的感應(yīng)電流1=。—(x0+Vt)L=(0.2+0.5
7、x2)x0.4xl分析：t時刻閉合電路中的感牛電動勢E］：=0.48(V)感生電動勢Ei的方向：逆吋針方向t時刻閉合電路中的動生電動勢E2:=—=BLV=(kt+B0)LV=(1x2+0)x0.4x0.5=0.4(V)?Ar動生電動勢E］的方向：逆時針方向t時刻感應(yīng)電動勢E=Ei+E2=0.88VI=E/(r+R)=l.76(A)2、由法拉第電磁感應(yīng)定律計算Ar[k(t+Ar)+B0]xL[xq+v(t+A0]-(kt+BJxL(x0+vt)Ar=(B°+kt)vl+kL(x(}+v/)+kvLt當(dāng)4tO時，E=(Bq+kt)vl+￡厶(
8、兀0+vt)=0.88(V)可以證明：當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動和磁場的變化都是使磁通量變?nèi)嘶蜃冃?，它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢同向，則式￡=(Bo+kt)vl+kL(xQ+vt)中的v>k為同號。當(dāng)導(dǎo)
