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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。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, Ub<Uc。 （b） （b→a） 故 Ua>Ub （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)(b)）; [分析与解答] 题8.6（2）图 在图（a）中，ab边 ，方向：b→a dc边 ，方向：c→d ad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