法拉第电磁感应定律 自感现象
一、法拉第电磁感应定律
1.公式:
2.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率 和线圈的匝数共同决定,与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系。
3.法拉第发现了电磁感应现象的规律,但法拉第电磁感应定律的数学形式是由纽曼和韦伯给出的。
4.法拉第电磁感应定律的应用
(1)磁通量的变化由磁场变化引起时,
当ΔS=LΔx,且n=1时,公式为导体切割磁感线产生的感应电动势E=BLv
(2)磁通量的变化由面积变化引起时,
(3)磁通量的变化由磁场和面积变化共同引起时,
(4)平均感应电动势
二、导体切割磁感线产生感应电动势
1.公式E=BLv的使用条件:
(1)匀强磁场;
(2)L为切割磁场的有效长度;
(3)B、L、v三者相互垂直;如不垂直,用E=BLvsin θ求解,θ为B与v方向间的夹角。
2.瞬时性:
(1)若v为瞬时速度,则E为瞬时感应电动势;
(2)若v为平均速度,则E为平均感应电动势,即 。
3.有效长度:导体与v垂直方向上的投影长度。图中有效长度分别为:
甲, ;乙,沿v1方向运动时为 ,沿v2方向运动时为0;
丙,沿v1方向运动时为 ,沿v2方向运动时为0,沿v3方向运动时为R。
4.相对性:速度v是导体相对于磁场的速度,若磁场也运动,应注意速度间的相对关系。
三、自感
1.自感现象:由于导体自身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。
2.自感电动势 ,总是阻碍原电流的变化,只是延缓变化,但不能使变化停止
其中线圈的自感系数L跟线圈的横截面积、长度、匝数等因素有关,线圈的横截面积越大、线圈越长、匝数越多,自感系数越大。另外,有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
3.自感电路
(1)通电时,线圈产生的自感电动势与稳定时电流方向相反,阻碍电流增大,使电流缓慢增大。
(2)断电时,线圈产生的自感电动势与稳定时电流方向相同,阻碍电流减小,使电流缓慢减小;在与线圈串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流从原来的IL逐渐减小。
(3)稳定时,若线圈有电阻就相当于一个定值电阻,若不计线圈电阻时就相当于一根导线。
(2018·云南省玉溪第一中学高二上学期期中考试)如图所示,竖直平面内有一金属圆环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面。环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面(接触良好)摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则
A.AB杆产生的感应电流由A流向B,A为电源正极
B.AB杆产生的感应电动势大小为Bav
C.AB两端的电压大小为
D.不计任何摩擦,则AB下摆的过程机械能守恒