“感生法”的定量推导

一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的中心轴匀速转动,当线圈平面处于某一位置时,磁通量的大小容易看出,而磁通量的变化、磁通量的变化快慢即磁通量的变化率却不是那么容易看得出来的。但是在电磁感应现象的教学中,我们只是定性地谈到磁通量的变化、磁通量的变化率。如果不定量确定磁通量的变化、磁通量的变化率,只是硬性地给学生一个结论,则势必会造成学生学习时记忆的困难、理解的牵强、应用的机械。所以,笔者在本文就判定感应电动势大小的“感生法”作个定量推导。 一、证明:     

"感生法"的定量推导

一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的中心轴匀速转动,当线圈平面处于某一位置时,磁通量的大小容易看出,而磁通量的变化、磁通量的变化快慢即磁通量的变化率却不是那么容易看得出来的.但是在电磁感应现象的教学中,我们只是定性地谈到磁通量的变化、磁通量的变化率.如果不定量确定磁通量的变化、磁通量的变化率,只是硬性地给学生一个结论,则势必会造成学生学习时记忆的困难、理解的牵强、应用的机械.所以,笔者在本文就判定感应电动势大小的"感生法"作个定量推导.     

刍议变化磁场中不闭合线圈上的电动势

当通过闭合线圈的磁通量发生变化时,我们可以很容易地应用楞次定律和法拉第电磁感应定律判断出电动势的方向和大小．但如果该线圈处于变化磁场中且不闭合,当通过它的磁通量变化时,电动势的方向和大小又该如何分析呢？笔者在教学中,遇到一道看似矛盾的题目,先介绍如下：     

第四章 电磁感应

一、单项选择题 1.闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一闭合电路的( ) A.磁通量大小有关. B.磁场的磁感应强度大小有关. C.磁通量变化快慢有关. D.磁通量变化的多少有关. 2.关于线圈的自感系数,下面说法中正确的是:( ) A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大. B.线圈中的电流为零时,自感系数也等于零. C.线圈中电流变化越快,自感系数越大. D.线圈的自感系数是由线圈本身的几何尺寸及铁心情况决定的量.     

在磁场中旋转线圈的磁通变化与变化率

关于交流电,高中《物理》书上都有这样的题: 线圈平面跟中性面重合的瞬间,穿过线圈的磁通量最大而感生电动势等于零;线圈平面跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量等于零而感生电动势最大。为什么? 参考书上的解答是: 根据法拉第电磁感应定律,电路中感生电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,而与磁通量大小无关。当线圈平面跟中性面重合的瞬间,虽然磁通量最     

线圈匝数N在解题中的正确选用

在磁场和电磁感应习题中,常遇到线圈是单匝还是N匝(多匝)的题设条件。到底什么情况下选用N,什么情况下不要选用N,下面总结这方面的选用规律。 1.不选用匝数N 凡是直接应用公式求磁通量(φ=BScosθ)、磁通量的变化量(Δφ=φ_2-φ_1=·ΔScosθ-S·ΔBcosθ)、磁通量的变化率(Δφ/Δt),匝数N不必选用。因为磁通量表示穿过某一面积的磁力线条数,由公式φ=BScosθ可知,即使线圈的匝数很多,但线圈所围面积S不变。反之亦然。表明磁通量大小不受线圈匝数N的多少影响。同理,Δφ、Δφ/Δt的大小也不受线圈匝数N的影响。     

几个电磁学问题的整体分析

在高中物理的《磁场》、《电磁感应》、《交流电》三章中,围绕有关定律、定理或公式,充分体现了整体与局部的辩证关系。如,法拉第电磁感应定律ε=ΔΦ/Δt,从整体上揭示了回路中感生电动势的大小与回路磁通量变化率的关系。教材在直接给出这个定律后,为了确定回路的一个局部——金属导体棒做切割磁力线运动时感生电动势的大小,便假想了一个整体——闭合回路,分析回路中磁通量的变化率,利用ε=ΔΦ/Δt导出公式ε=BLvsinθ,生动地体现了在一定条件下整体对局部的转化。再如,在形容磁场对通电矩形线圈的作用时,教材利用安培力公式F=ILBsinθ,先确定出线圈各边所受的磁场力及其磁力矩,再导出整个线圈所受磁力矩公式M=BIScosθ。这是局部向整体的过渡。     

利用DIS探究感应电动势与磁通量变化率的关系

法拉第电磁感应定律是高中物理中非常重要的内容.研究感应电动势的大小与磁通量的变化率之间的关系所得的结论就是电磁感应定律.在定性演示感应电动势与磁通量变化关系时,一般是用条形磁铁插入、拔出串联了灵敏电流表的闭合线圈,分析插拔的快慢、磁铁的磁场强弱与灵敏电流表指针摆动幅度的关系,得出"感应电动势可能与磁通量变化的快慢有关"的结论.此演示实验采用手动方式改变磁铁的速度,不易控制;灵敏电流表的指针不停的晃动,延续的时间较短,不易观察.实验的操作、观察都存在一定的局限性.     

法拉第电磁感应定律——感应电动势大小的实验验证

法拉第电磁感应定律是中学物理学习中的一个重要定律。其基本内容为:电路中感应电动势的大小,决定穿过电路的磁通量的变化快慢,即跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。相应的公式为:E=n(ΔΦ/Δt),n 为线圈的匝数。学生对其内容和公式的记忆一般没有问题,但在利用法拉第电磁感应定律解决实际问题时,确有束手无策之感。究其原因,主要是对法拉第电磁感应定律的内容理解不够。物理规律大都建立在实验的基础上,因此学生通过实验加     

交流电、电磁振荡、电磁波专题训练

一、选择题 l一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定 轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图1所示， 下列说法中正确的是(). A.t，时刻通过线圈的磁通量为零 B.t:时刻通过线圈的磁通量绝对值最大 C.t:时刻通过线圈的磁通量的变化率绝对值最大 D.每当。转换方向时，通过线圈磁通量的绝对值最大 肥甘 2.如图2所示的电路中有振荡电流形成，且i一几si佃t，将一重力 不计的带电粒子放于平行板电容器两极板之间某处，现让它于t=O 时刻由静止释放，则(). A.粒子的位移一定按正弦规律变化 B.粒子的位移一定按余弦规律…     

谈从“磁场变化”到“磁通变化”的逻辑过渡

现行教材在“电磁感应现象”一节中,以回顾法拉第实验思路的形式,给出了感生电流的产生条件.其中有这样一段话: “B(线圈)所在处的磁场变化,也就是穿过线圈的磁力线条数,即磁通量,发生了变化.”“所以,感生电流的产生条件可以归结为穿过线圈的磁通量发生变化.”(乙种本下册 122页) 换句话说,磁场变化就是磁通量变化.磁场变化产生的电流,也就可以说是磁通量变化引起的.这是否就是法拉第当年的思路,笔者尚未查到出处.即便是,照搬到中学课堂也未必合适.从逻辑上说,关于感生电流     

正确理解交流电的“四值”

表征交流电的物理量有瞬时值、最大值、有效值和平均值,对这“四值”应加以区别对待,下面通过例题来说明它们的区别与应用. 一、瞬时值与最大值的理解交流电的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向,因此瞬时值应表示为时间t的函数式:i=lmsinωt(从中性面开始计时).交变电流的最大值反映的是交变电流大小的变化范围,当线圈平面与磁感线平行时,磁通量的变化率最大,所以此时电动势最大,其值为:Em=NBsω(注意此式与线圈的形状无关).     

区别电磁感应中的几组概念(高二、高三)

1.Φ、△Φ、△Φ/△t 磁通量Φ=BS,表示穿过某一平面的磁感线条数. 磁通量变化量 △Φ=Φ2-Φ1,决定感应电动势ε的方向,△Φ≠0是产生感应电动势ε的必要条件. 磁通量变化率△Φ/△t表示磁通量变化的快慢程度,它决定感应电动势ε的大小,.瞬时磁通量变化率与瞬时感应电动势对应,平均磁通量变化率与平均感应电动势对应。     

全面正确理解“自感现象”

自感现象是高中物理中一个学习的难点,掌握以下几点,就可以化难为易。 一、“自感现象”是一种特殊的电磁感应现象 一般的电磁感应现象是由于通过闭合线圈的磁通量发生变化而产生的。当穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化时,线圈中无电流存在。但在能产生自感现象的电路里,当穿过线圈的磁通量没有发生变化时,线圈中也可能有电流存在,电流主要是由外界电源供给的。它可能是直流电源,也可能是交流电源,如高中     

利用DISLab探究感应电动势大小与磁通量变化的关系

法拉第电磁感应定律是电磁感应的核心内容,也是高中物理教学的重点,探究感应电动势大小与磁通量的关系是学生认识和理解法拉第电磁感应定律的重要前提．传统的中学物理实验只能粗糙地得出：磁通量变化越快,感应电动势越大．如利用DISLab（数字化信息系统实验室）能较为精确地探究感应电动势大小与磁通量变化率的定量关系．     

如何学好《交变电流》

《交变电流》是电磁感应的具体应用。闭合线圈在匀强磁场中绕同一平面内且与磁场垂直的轴匀速转动时,由于通过线圈的磁通量不断变化而产生大小和方向都随时间做周期性变化的感应电流和感应电动势。本章难度不大,只要在学习中予以足够重视,是很容易学好的。     

聚焦法拉第电磁感应定律的应用

一、法拉第电磁感应定律1.内容: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2.公式:E=n△φ/△t,n为线圈匝数3.理解法拉第电磁感应定律应注意     

微分法在物理教学中的应用

在高中物理教学中适当增加微分应用的练习,能真实描述细微的过程,可加深对物理规律的理解,避免繁杂计算,提高解题准确性.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力. 例1:用法拉第电磁感应定理推导正弦交流电的数学表达式. 分析:设面积为S的矩形线圈电阻为R,在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴,从中心面开始以角速度ω匀速转动时,t时间内线圈平面与中心面的夹角为θ=ωt,穿过线圈磁通量Ψ=SBcosωt,线圈中产生的感应电动势e等于磁通量的变化率的负值,则线圈中产生的感应电动势的表达式为:     

应该区分线圈截面磁通量与线圈磁通量

可以说 ,在几乎所有的物理资料中的磁场部分 ,都有类似这样的问题 :有一截面积为 S、匝数为 N的线圈 ,置于磁感强度为 B的匀强磁场中 ,线圈截面垂直于磁场方向 ,则穿过该线圈的磁通量为多少 ?资料提供的计算公式为 Φ=BS.许多教参与书籍为强调这种算法的正确性 ,还特别指出以公式 Φ=NBS计算磁通量的方法是错误的 .笔者认为 ,从线圈的整体角度讲 ,以公式Φ=NBS计算所得结果 ,才应该是穿过线圈的磁通量 ,而以公式Φ =ΒS计算所得结果则是穿过线圈截面的磁通量 .现以一个模拟实验来说明前者是正确的 :为简单起见 ,用实线表示软导线绕成一个两匝的闭合线圈 ,而用虚线表示“磁感线”穿过此线圈 ,如图 1所示 .将上述线圈拉展成圆形单匝闭合线圈 ,这时就会发现“磁感线”缠绕在圆形线圈上 ,如图 2所示 .从图 2中不难看出“磁感图 1　　　　　　　图 2线”反复两次单方向地穿过圆形单匝线圈 ,如同有两根磁感线同时穿过线圈一样 ,因而可形象地说产生的磁通量为“两条”,即一条磁感线穿过两匝闭合线圈的截面 ,使整个线圈产生的磁通量为“两条”,以此推想 ,一条磁感线穿过N匝闭合线圈截面 ,则穿过整个线圈的磁通量为“...     

感应电动势的两种计算方法

线圈中的磁通量发生变化就会产生感应电动势 .磁通量的变化有 2种原因 :线圈面积的变化和线圈内磁感应强度随时间的变化 ,它们产生的感应电动势分别称动生电动势和感生电动势 .所以计算感应电动势也有 2种方法 :①线圈中的磁感应强度不变 ,线圈的面积发生变化 ,由法拉第电磁感应定律来求 :E =NΔΦΔt=NBΔSΔt =NBΔSΔt,其中ΔSΔt是线圈的面积随时间的变化率 ;②线圈的面积不变 ,线圈内的磁感应强度随时间变化 ,此时线圈的感应电动势E =NΔΦΔt=NSΔBΔt =NSΔBΔt,其中ΔBΔt是线圈内的磁感应强度随时间的变化率 .我们经常所说…