练习8电磁应及电磁场5.doc

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1、练习8电磁感应及电磁场电磁感应8.1电磁感应现象是怎样产生的？判断下列情况中,导线或线圈中有无感应电动势。（1）导体杆在均匀磁场中运动（见图）；（2）线圈在长直载流导线附近平动（见图）；题8.1（1）图题8.1（2）图（3）在均匀磁场中的线圈变形（如由圆形变为椭圆形）；（4）线圈在均匀磁场中旋转（见图）；（5）导线在变化磁场中运动（见图）。题8.1（4）图题8.1（5）图[分析与解答]判断磁场中的导线上是否有感应电动势的方法，主要看它是否在磁场中运动（平动、转动），即是否切割磁感线；或者磁场本身是否随时间变化。

2、而判断线圈在磁场中是否有感应电动势，只要看通过它的磁通量是否发生变化即可。为此，各问的答案为：（1）在（a），（b）所示的线圈中有感应电动势；在（c）中没有感应电动势，因为不切割磁感线。（2）在（a）中所示的线圈中没有感应电动势，因为磁通量不变化；在（b）中所示的线圈中有感应电动势，因为磁通量在改变（增大）。（3）有感应电动势，因为在周长一定的情况下，形状不同，面积不同，故磁通量有变化。（4）在（a）所示线圈中有感应电动势，因为线圈法线与磁场的夹角在变化，导致磁通量变化；在（b）所示的线圈没有感应电动势，因为磁

3、通量不变化。（5）有感应电动势，且此时既有动生，也有感生电动势。8.2试述法拉第电磁感应定律及其物理意义。感应电动势的大小如何确定？与的正负如何确定？并判断：(1)法拉第电磁感应定律只决定的大小，无法确定它的方向；(2)通过回路的磁通量不变时，整个回路不产生电动势，但构成回路的每段导线上可能仍有感应电动势；(3)只适用于导线各点的速度相同的这种特殊情况；(4)感应电动势是个瞬时的概念。[分析与解答](1)错误。法拉第电磁感应定律中的负号就是用来判定感应电动势方向的。(2)正确。当通过回路的磁通量不变时，整个回路

4、不产生感应电动势。但每段上是否有感应电动势要视具体情况而定，可能有，也可能没有。如在题8.1(2)图中，ab，cd段有感应电动势，而ad，bc段则没有。(3)(4)正确8.3一铁芯上绕有线圈50，匝在铁芯中磁通量与时间的关系为，求在t=0.01s时，线圈中的感应电动势。8.4试述楞次定律及用它决定方向的一般方法，并判断图示各情况中的方向。[分析与解答]题8.4图图(a)，当磁铁向右插入线圈时，对线圈而言，向左的在增强，导致通过线圈的磁通量增大，会产生感应电动势和电流，感应电流产生的磁场要阻止增强，故应向右，由此

5、可按右手螺旋法则判断感应电流（或）的指向为顺时针方向。图(b)略。图(c)：当ab向右运动时，使线圈的面积增大，导致垂直纸面向里的磁通量增大，故a’b’中有感应电动势和电流，感应电流激发的磁场要阻碍磁通量的增大，即方向应向外，按右手螺旋法则，的指向为b’→a’。动生电动势8.5讨论有关动生电动势的一些问题。(1)动生电动势是怎样产生的？(2)电动势是非静电力做功的结果，那么，动生电动势中，非静电力是什么？（3）由动生电动势的微观机理，如何看待洛伦兹力做功的问题？（4）归纳一下处理动生电动势的思路和方法。[分析与

6、解答]略。8.6利用求解下列情况下导线的动生电动势，并说明a，b两点哪一点电势高。（1）直导线在均匀磁场中匀速运动（见图(a)(b)(c)）;[分析与解答]题8.6（1）图（a）按题意，ab段不切割磁感线，只有bc段有动生电动势，即，方向：的方向，即b→c，则Ua=Ub,UbUb（b’→a’）故Ua’>Ub’（c）在ab上距直导线为x处取微元dx，该处，则其上的动生电动势为，则ab杆上的动生电动势为的指向为的方向，即b→a，可知Ua>Ub。（2）矩形线圈在磁场中运动（见图(a)(

7、b)）;[分析与解答]题8.6（2）图在图（a）中，ab边，方向：b→adc边，方向：c→dad和db边总电动势，方向：顺时针图（b）中，由于回路abcd中磁通量不变化，无感应电动势，故。(3)如图(a)所示，导线OC以沿圆导体轨道(电阻为0)转动θ角时a,b的电势差ΔU和各为何值(Od=R/2)；[分析与解答]题8.6（3）（4）图由于Oc上各点的v不同，故Oc上选一微元dr，到O点的距离为r，则该微元的速度v=rw。于是，该微元上产生的动生电动势为因此，整个Oc上产生的动生电动势为则a、b两点的电势差，（U

8、a>Ub）同理，Od上的动生电动势为，（d→O）（4）如图(b)所示，把导线制成半径为R的半圆形，在图示均匀磁场中以角速度、绕点a逆时针旋转，[分析与解答]由于整个半圆形线圈在转动中不切割磁感线，无电动势，但ab段是要切割磁感线的，其上的动生电动势为，（b→a）。8.7导体AO长为b，与载流长直导线共面，AO以绕通过O并垂直于纸面的轴转动，当转到与长直线电流垂直的位置时（见图），试证：