4-2产生感应电流的条件
产生感应电流的条件
一。选择题
1.下列现象中,属于电磁感应现象的是( )
A .小磁针在通电导线附近发生偏转
B .通电线圈在磁场中转动
C .因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流
D .磁铁吸引小磁针
2.在电磁感应现象中,下列说法正确的是( )
A .导体相对磁场运动,导体内一定产生感应电流
B .导体做切割磁感线运动,导体内一定会产生感应电流
C .闭合电路在磁场内做切割磁感线运动,导体内一定会产生感应电流
D .穿过闭合电路的磁通量发生变化,在电路中一定会产生感应电流
3.一个闭合线圈中没有感应电流产生,由此可以得出( )
A .此时此地一定没有磁场
B .此时此地一定没有磁场的变化
C .穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化
D .穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
4.如图8所示,通电螺线管水平固定,OO ′为其轴线,a 、b 、c 三点在该轴线上,在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且各圆环平面垂直于OO ′轴.则关于这三点的磁感应强度B a 、B b 、B c 的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa 、Φb 、Φc 的大小关系,下列判断正确的是( )
图8
A .B a =B b =B c ,Φa =Φb =Φc
B .B a >B b >B c ,Φa
C .B a >B b >B c ,Φa >Φb >Φc
D .B a >B b >B c ,Φa =Φb =Φc
5.如图9所示,矩形线框abcd 放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α角,已知sin α=4/5,回路面积为S ,磁感应强度为B ,则通过线框的磁通量为( )
图9
A .BS B .4BS /5
C .3BS /5 D .3BS /4
6.如图10所示,ab 是水平面上一个圆的直径,在过ab 的竖直平面内有一根通电导线ef ,已知ef 平行于ab ,当ef 竖直向上平移时,电流产生的磁场穿过圆面积的磁通量将( )
图10
A .逐渐增大
B .逐渐减小
C .始终为零
D .不为零,但保持不变
7.(双选) 如图11所示,矩形闭合导线与匀强磁场垂直,一定产生感应电流的是( )
A .垂直于纸面平动
B .以一条边为轴转动
C .线圈形状逐渐变为圆形
D .沿与磁场垂直的方向平动
图11
8.(双选) 在如图所示的各图中,闭合线框中能产生感应电流的是(
)
9.如图12所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中不可行是( )
图12
A .将线框向左拉出磁场
B .以ab 边为轴转动(小于90°)
C .以ad 边为轴转动(小于60°)
D .以bc 边为轴转动(小于60°)
10.(双选) A 、B 两回路中各有一开关S 1、S 2,且回路A 中接有电源,回路B 中接有灵敏电流计(如图13所示) ,下列操作及相应的结果可能实现的是( )
图13
A .先闭合S 2,后闭合S 1的瞬间,电流计指针偏转
B .S 1、S 2闭合后,在断开S 2的瞬间,电流计指针偏转
C .先闭合S 1,后闭合S 2的瞬间,电流计指针偏转
D .S 1、S 2闭合后,在断开S 1的瞬间,电流计指针偏转
11.线圈A 中接有如图14所示的电源,线圈B 有一半的面积处在线圈A 中,两线圈平行但不接触,则在开关S 闭合的瞬间,线圈B 中有无感应电流?
图14
12.匀强磁场区域宽为L ,一正方形线框abcd 的边长为l ,且l >L ,线框以速度v 通过磁场区域,如图15所示,从线框进入到完全离开磁场的时间内,线框中没有感应电流的时间是多少?
图15
13.匀强磁场的磁感应强度B =0.8 T ,矩形线圈abcd 的面积S =0.5 m 2,共10匝,开始B 与S 垂直且线圈有一半在磁场中,如图16所示.
(1)当线圈绕ab 边转过60°时,线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少?
(2)当线圈绕dc 边转过60°时,求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量.
14. 如图1所示,有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L =0.20 m 的正方形,放在磁感应强度为B =0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直.若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变) ,在这一过程中穿过线圈的
磁通量改变了多少?
5.面积为S 的矩形线框abcd ,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与线框平面成θ角(如图5所示) ,当线框以ab 为轴顺时针转90°时,穿过abcd 面的磁通量变化量ΔΦ=________.
1解析 电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动,反映了磁场力的性质,所以A 、B 、D 不是电磁感应现象,C 是电磁感应现象.
2解析 本题的关键是理解产生感应电流的条件.首先是“闭合电路”,A 、B 两项中电路是否闭合不确定,故A 、B 两项错误;其次当电路闭合时,只有一部分导体切割磁感线才产生感应电流,C 项错误;当闭合电路中磁通量发生变化时,电路中产生感应电流,D 项正确.故正确答案为D
. 3解析 磁感线条数不变不等于磁通量不变.
4解析 根据通电螺线管产生的磁场特点可知B a >B b >B c ,由Φ=BS 可得Φa >Φb >Φc . 故C 正确.
45B 解析 通过线框的磁通量Φ=BS sin α=BS . 5
6C 解析 导线ef 周围的磁场是以ef 为圆心的一系列同心圆,水平面上的圆上的不同点到ef 的距离不同,相当于在半径不同的圆周上,由于ef ∥ab ,且ef 与ab 在同一竖直平面内,因而ef 产生的磁场方向正好在ab 两侧且对称地从一边穿入从另一边对称穿出,净剩磁感线条数为零,因而穿过圆的磁通量为零,当ef 向上平移时,穿过圆的磁通量仍为零.
7答案 BC
8AB 解析 感应电流产生的条件是:只要穿过闭合线圈的磁通量变化,闭合线圈中就有感应电流产生.A 图中,当线圈转动过程中,线圈的磁通量发生变化,线圈中有感应电流产生;B 图中离直导线越远磁场越弱,磁感线越稀,所以当线圈远离导线时,线圈中磁通量不断变小,所以B 图中也有感应电流产生;C 图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚,在图示位置,线圈中的磁通量为零,在向下移动过程中,线圈的磁通量一直为零,磁通量不变,线圈中无感应电流产生;D 图中,线圈中的磁通量一直不变,线圈中无感应电流产生.故正确答案为A 、B.
9D 解析 将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc 部分做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流.
当线框以ab 边为轴转动时,线框的cd 边的右半段在做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流.
当线框以ad 边为轴转动(小于60°) 时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框中会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°~300°) ,bc 边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流.
当线框以bc 边为轴转动时,如果转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积) .
10答案 AD
11 解析 有,将S 闭合的瞬间,与线圈A 组成的闭合电路有电流通过,线圈A 产生的磁场要穿过线圈B . 线圈A 中有环形电流,其磁场不仅穿过线圈自身所包围的面积,方向向外,也穿过线圈外的广大面积,方向向里.但线圈A 所包围的面积内磁通密度大,外围面积上的磁通密度小.线圈B 与A 重合的一半面积上向外的磁通量大于另一半面积上向里的磁通量,因此线圈B 所包围的总磁通量不为零,而且方向向外.也就是说,在开关S 闭合的瞬间,穿过线圈B 的磁通量增加,所以有感应电流.
l -L 12答案
解析 ad 边和bc 边都在磁场外时,线框中的磁通量不变,没有感应电流.
l -L 线圈中没有感应电流的时间为t =.
13答案 (1)0.2 Wb 0 (2)0 0.2 Wb
1解析 (1)当线圈绕ab 转过60°时,Φ=BS ⊥=BS cos 60°=0.8×0.5×Wb =0.2 Wb(此时2
的S ⊥正好全部处在磁场中) .在此过程中S ⊥没变,穿过线圈的磁感线条数没变,故磁通量变化量ΔΦ=0.
(2)当线圈绕dc 边转过60°时,Φ=BS ⊥,此时没有磁场穿过S ⊥,所以Φ=0;不转时Φ1S =B =0.2 Wb,转动后Φ2=0,ΔΦ=Φ2-Φ1=-0.2 Wb,故磁通量改变了0.2 Wb. 2
14. 答案 5.5×103 Wb
解析 线圈横截面为正方形时的面积
-S 1=L 2=(0.20)2 m2=4.0×102 m2.
穿过线圈的磁通量
--Φ1=BS 1=0.50×4.0×102 Wb=2.0×102 Wb
横截面形状为圆形时,其半径r =4L /2π=2L /π.
4截面积大小S 2=π(2L /π)2= m 2[ 25π-
穿过线圈的磁通量
-Φ2=BS 2=0.50×4/(25π) Wb≈2.55×102 Wb.
所以,磁通量的变化
--ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0) ×102 Wb=5.5×103 Wb
点评 磁通量Φ=BS 的计算有几点要注意:
(1)S 是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积;
B 是匀强磁场中的磁感应强度.
(2)磁通量与线圈的匝数无关,也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响.同理,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1也不受线圈匝数的影响.所以,直接用公式求Φ、ΔΦ时,不必去考虑线圈匝数n .
15. 答案 -BS (cos θ+sin θ)
解析 磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框面上的分量决定.
开始时B 与线框面成θ角,磁通量为Φ=BS s in θ;线框面按题意方向转动时,磁通量减少,当转动90°时,磁通量变为“负”值,Φ2=-BS cos θ. 可见,磁通量的变化量为
ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS cos θ-BS sin θ
=-BS (cos θ+sin θ)
实际上,在线框转过90°的过程中,穿过线框的磁通量是由正向BS sin θ减小到零,再由零增大到负向BS cos θ.
方法总结 磁通量虽是标量,但有正、负,正、负号仅表示磁感线从不同的方向穿过平面,不表示大小.