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教材习题点拨
教材问题全解
思考与讨论1
根据楞次定律,线圈中感应电流的磁场阻碍磁铁向线圈方向的运动,我们手持磁铁向线圈运动时,我们克服磁场力做功。
思考与讨论2
(1)研究闭合电路ABEF。
(2)磁通量增大。
(3)感应电流的磁场垂直纸面向外。
(4)电流方向为由A到B。
教材习题全解
1.超导体的电阻为0,如果闭合的超导电路内有电流,这个电流不产生焦耳热,所以不会自行消失。现有一个固定的超导体圆环如图甲所示,此时圆环中没有电流。在其右侧放入一个条形永磁体(图乙),由于电磁感应,在超导体圆环中产生了电流,电流的方向如何?
超导圆环内的电流
答案:从左侧看 感应电流沿顺时针方向
2.如图所示,导线AB与CD平行。试判断在闭合与断开开关S时,导线CD中感应电流的方向。
判断CD中感应电流的方向
答案:当闭合开关S时,感应电流方向由D到C;当S断开时,感应电流方向由C到D。
3.在图中CDEF是金属框,框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体AB向右移动时,请用楞次定律判断ABCD和ABFE两个电路中感应电流的方向。
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判断CD中感应电流的方向
答案:ABCD ABFE
点拨:当导体AB向右移动时,线框ABCD中垂直于纸面向内的磁通量减少,根据楞次定律,它产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,即感应电流的磁场与原磁场方向相同,垂直纸面向内,则感应电流的方向是ABCD。研究线框ABFE可判断感应电流方向为ABFE。
4.如图所示,在水平放置的条形磁铁的N极附近,一个闭合线圈向下运动并始终保持水平。在位置B,N极附近的磁感线正好与线圈平面平行。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向。
判断线圈内感应电流的方向
答案:在A、B、C三个位置时,感应电流方向从上向下看均沿逆时针方向
点拨:从A到B,穿过线圈向上的磁通量减小,从B到C,穿过线圈向下的磁通量增加,根据楞次定律可以判断在A、B、C三个位置时,感应电流方向从上向下看均沿逆时针方向。
5.在图中,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。
线圈P中有没有感应电流?
(1)当闭合开关S的一瞬间,线圈P里有没有感应电流?
(2)当线圈M里有恒定电流通过时,线圈P里有没有感应电流?
(3)当断开开关S的一瞬间,线圈P里有没有感应电流?
(4)在上面三种情况里,如果线圈P里有感应电流,感应电流沿什么方向?
答案:(1)有感应电流。
(2)没有感应电流。
(3)有感应电流。
(4)当合上开关S的一瞬间,线圈P的左端为N极;当断开开关S的一瞬间,线圈P的右端为N极。
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6.图中的A和B都是铝环,环A是闭合的,环B是断开的,横梁可以绕中间的支点转动。用磁铁的任意一极去接近A环,会产生什么现象?把磁铁从A环移开,会产生什么现象?磁极移近或远离B环时,又会产生什么现象?解释发生的现象。
磁极移近或远离圆环会产生什么现象?
答案:用磁铁的任一极(如N极)接近A环时, A环将远离磁铁;当磁极远离A环时, A环将靠近磁铁。磁铁靠近或远离B时,B静止不动。
点拨:用磁铁的任一极(如N极)接近A环时,通过A环中的磁通量增加,根据楞次定律,A环中将产生感应电流,阻碍磁铁与A环接近,A环将远离磁铁;同理,当磁极远离A环时,A环中产生感应电流的方向将阻碍A环与磁铁远离,A环将靠近磁铁。由于B环是断开的,无论磁极移近或远离B环,都不会在B环中产生感应电流,所以,B环将不移动。
7.1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲)。它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上的第一台发电机。据说,在法拉第表演他的圆盘发电机时,一位贵妇人问道:“法拉第先生,这东西有什么用呢?”法拉第答道:“夫人,一个刚刚出生的婴儿有什么用呢?”
图乙是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动,电阻R中就有电流通过。
法拉第的圆盘发电机
(1)说明圆盘发电机的原理。
(2)圆盘如图示方向转动,请判断通过R的电流方向。
答案:(1)圆盘中任意一根半径“辐条”都在切割磁感线,这根“辐条”可看成一个电源,由右手定则知,边缘点电势比中心点高,所有的“辐条”并联,组成电源,R为外电路。
(2)由右手定则知,盘中电流由中心流向边缘,故R中电流由下向上。
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