<电磁学>自学辅导材料(四) ——电磁感应和暂态过程

1电磁感应的两个实验定律一、楞次定律 此定律回答闭合导线回路中感应电动势的方向问题,其表述为:感应电流的磁通总是力图阻碍引起感应电流的磁通的变化。 用楞次定律判断感应电动势方向的“四步法”, 1.确定原磁通的方向. 2.确定原磁通的增减. 3.用楞次定律确定感应电流的磁通的方向,即:增时,与反向;减时,与同向. 4.确定感应电流的方向(即感应电动势的方向):感应电流的方向与成右手螺旋关系. 例:如图1所示,当矩 形线图向古运动时,确定 线圈中感应电动势方向. 我们看到:原磁通方 向垂直纸面向里,而且当 线圈运动时,减小,由楞 次定律可判断感…     

断电自感实验的延伸

全日制普通高中物理第2册第205页的断电自感实验,电路如图1所示,灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中.接通电路,灯泡正常发光.断开电路,这时可观察到,灯泡没有立即熄灭,而是很亮地闪一下.这是由于电路断开的瞬间,通过线圈的电流减弱,穿过线圈的磁通量减少,因而在线圈中产生感     

一道讨论题所引起的争论

本文通过对一道讨论题所引起的三种错误观点的分析，指出即使在感应电动势完全是由涡旋电场所引起的情况下，也不容忽视导体回路中还存在着静电场，否则会导出一个错误的结果．当一个复杂电路各支路上的感应电动势均未知时，求解各支路中感应电流的有效方法是“通量法”加基尔霍夫回路电压定律．     

电磁驱动的异步问题

矩形线圈的平面垂直干均匀磁场,磁感应强度为B,线圈不动,磁场以速度vB向右运动.因通过线圈的磁通量变化,在线圈中产生感应电动势和感应电流i,磁场对电流i的安培力Fm方向向右,将驱使线圈也以速度v向右运动.显然,只有线圈的速度v小于磁场的速度vB──即异步才能有电磁感应,线圈也才能继续运动.以下我们来证明ν<νB. 设附图中的矩形线圈abed的质量为m,其回路电阻R,且在t=0时,ad边与磁场边界重合.t时刻后,磁场向右运动距离为vBt,线圈向古运动为x,则只有在面积l(vBt-x)上才有磁通量通过,即而感应电动势e及感应电流i分别为e及i的方向均由a至d…     

强磁场对飞行炮弹影响的研究

 按照法拉第电磁感应定律和楞次定律,当某一回路中的磁通量发生变化时,回路中将出现感应电动势。如果回路是导体回路,则回路中将出现感应电流。感应电流的出现又将产生阻碍回路中磁通量的变化。A为圆柱形磁铁,B为金属圆管。     

法拉第电磁感应定律验证实验的设计

法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要内容，它揭示了感应电动势E感与闭合线圈内磁通量的变化率△Ф/△t、线圈匝数n所成的正比关系：E感=n△Ф/△t在实验总结出感应电流、感应电动势产生的条件后，教材中通过用条形磁铁插入、拔出串接了灵敏电流表的闭合线圈实验，分析插、拔磁铁的快慢与灵敏电流表指针摆动幅度的关系，得出“闭合线路内，磁通量的变化率越大，线圈的匝数越多，产生的感应电动势也就越大”的结论。     

介绍一个演示自感时选用电感线圈简易公式

图1是普通教材介绍的演示断电瞬间,灯泡突然发出强闪光,然后才熄灭的自感电路。却有不少教师要做成功这个演示,觉得很难。因为即使已满足了教材所述条件,使原来通过线圈的电流 I_2比原来通过灯泡的电流 I_1大,也不一定能使灯泡熄灭前短时发出更强的光。其原因是除需 I_2>I_1外,显然还有需兼顾线圈电感量等条件。那么,什么条件的电感线圈才适用于演示?这里向大家介绍一个我们由理论推导得出的简易公     

断电自感实验研究

在断电自感实验中(实验电路图参见图1),开始时开关S闭合,小灯泡D以一定的亮度发光.当切断开关时,看到小灯泡先是猛然一亮,然后逐渐熄灭.然而要想使小灯泡在断电瞬间出现闪亮现象是有条件的,一般认为,要求流过小灯泡的感应电流大于原来的稳恒电流.但这是不够的,我们通过用计算机接口对该实验进行采集处理,如图1所示,发现该实验还有些问题值得研究,希望与同仁们讨论.     

巧用线圈的“电流渐变”特性解自感问题

自感现象是指当线圈中电流变化时,线圈内磁通量变化,从而在线圈自身产生感应电动势的电磁感应现象.产生的感应电动势(又称自感电动势)总是阻碍线圈中电流变化,其"阻碍"效果,可以从教材中的通电和断电自感实验很好地体现出来.不少教师在教学中发现,学生对于课本实验的理解并不     

关于断路时自感现象的解释

在讲自感现象的时候,都喜欢用断路瞬间灯泡突然更亮的一闪这现象来说明。这的确是一个很生动的实验。但是对这个现象的解释,还有一些错误的看法。是应当纠正的。在高三物理教本中提出了这个实验的装置:把一个铁心线圈L和一个灯泡R_0并联起来,再接到直流电源上(图1)。在灯泡稳定发光以后,突然断开电键。这时,灯泡不仅不会马     

巧用灯泡保护电源

“直流稳压电源的安装与测试”实验是师专物理专业学生必做的一个重要实验．实验中烧毁电源现象很严重,主要原因是有的学生连接电路不正确,如误将整流二极管接反,造成交流电源短路所致．为解决这个问题除了提醒同学联接电路要仔细,接好后要检查正确后才通电以防止短路事故的发生以外,还可在线路中接入一低压灯泡（图１）．利用灯泡电阻的非线性性,在正常工作时,灯泡处于低阻“导通”状态,灯泡不亮;当有短路事故发生时,灯泡亮,且随着灯丝点亮温度上升,形成正温度系数效应,其电阻猛增至数十倍,灯泡转为高阻态,对于电源而言即“…     

利用LC谐振做“磁场的描绘”实验

用感应法做“磁场的描绘”实验时，通常直接将一定的正弦电压加到励磁线圈上，使其中流过（有效值）恒定的电流，再将探测线圈放置在磁场中，通过测量探测线圈上的感应电压来确定磁场的大小和方向．我们做此实验时，由于仪器所限，信号源的最大输出电压仅达六、七伏，故励磁线圈中的电流较小，仅为几毫安，因而从探测线圈上测得的感应电压亦很小（最大值才几毫伏），而外界干扰较大，这样，测量结果的误差往往很大．为了减小误差，需增大励磁电流．为此，我们在励磁线圈所在的回路中串联一电容器（如图中的C），调节信号源频率或电容器之值…     

自感实验的一个补充

通常用图l电路演示通电自感,用图2电路演示断电自感.在图1中,开关闭合瞬间,看到L2较L1亮度滞后,在图2中,看到L在断开开关后闪亮一下再熄灭. 这组实验中,用的是2.5V或3.8V小灯泡,亮度不够,而且现象持续时间短,不能引起学生足够的兴趣,于     

自感现象的实验

过去我们所用的通电自感示教板(如图1)。通电时由于L有自感电动势,使灯泡W_1虽然比W_2亮的晚,但     

关于用“符合法”测单摆周期的误差分析

在普通物理实验中,有时用“符合法”测单摆的周期。该实验装置(如图1所示)由水银槽M_0和M、标准摆N_0、待测摆N、电源E和灯泡R等组成。当且仅当N_0和N的摆尖同时接触水银槽中的水银时,灯泡才会亮。通常的做法是:取N_0的摆动     

《测定电源电动势和内电阻》的实验分析

测定电源电动势和内电阻的方法很多,在《稳恒电流》这一章中就介绍了五种测量方法.1.课文73页讲到“外电路断开时的路端电压等于电源的电动势”.如图1所示,断开 K,伏特表测出断路时的路端电压等于电源电动势.2.课本74页例题介绍了利用一块安培表和两个定值电阻测定电动势和内阻电路.如图2所示.     

从微观角度分析电磁感应中的动生电动势和感应电流的形成及能量的转化

以“动电动模型”和“电动电模型”为例,从微观的角度出发,对感应电动势、感应电流的形成以及能量的转化进行分析,目的在于将宏观的认知和微观的内在本质统一起来,以期深入浅出地进行有效教学.     

跳圈实验分析

跳圈实验是电磁感应现象的一个典型演示实验,在普通物理的教学中人们常常演示这一现象.但是,如何正确地分析这一现象却值得我们注意.若考虑不周,很容易出现差错.人们通常在演示这一现象以后,仅仅用楞次定律来解释跳圈现象──闭合回路中感应电流方向,总是使得它所激发的磁场阻止引起感应电流的磁通量的变化. 如:设有一铁心线圈通以正弦交流电i1,i1某一时刻的方向如图一所示,此刻由il激发的磁场方向向上,相当于铁心上端出现N极,当i1增加时,由i1在铝矿中所激发的磁场同时增强,即磁通量;增大,根据楞决定律,铝环中的感应电流i2沿顺时针方向,感…     

測定电源的电动势和內电阻的两个輔助实驗

在做高三物理实验二“測定电源的电动势和内电阻”的实验时,学生们往往照图接好线路,记录几个数据代入全电路欧姆定律的公式进行运算,就求得了电动势和内电阻,而对全电路欧姆定律并不去作进一步的理解。为了解决这个问题,我们在这个实验前,让学生做两个辅助实验。     

关于感生电动势和动生电动势问题的讨论

一引言 常见的一些普物教材[1]中,在介绍法拉第电磁感应定律时,大都是按照磁通量变化的原因不同分成两种情形,一种是磁场不随时间变化,在运动导体内产生的动生电动势,引起它的非静电力是作用于运动电荷上的磁力.写成公式式中v为导体回路c的运动速度,B为磁感应强度矢量;另一种是导体不动,因磁场随时间变化而产生的感生电动势,引起它的非静电力是涡旋电场力.写成公式式中E旋是涡旋电场强度矢量,S为闭合回路c包围的面积. 试问:引起磁通量变化的两个因素同时存在时,产生的总感应电动势是上述两种电动势之和呢,还是存在二者之间的相互影响? 二…