磁场电磁感应 省赛获奖-完整版PPT课件.pptx

高校自主招生考试物理专题辅导七华南师范大学附属中学 黄爱国一、安培力： 磁场对电流的安培力F 的大小会随I、L的变化而变化。F / Ilsin 的比值保持不变，比值大小反映了磁场的强弱。IB（I与B的夹角）aL2BL1Ib例题1：一个长为L1，宽为L2，质量为m的矩形导电线框，由质量均匀分布的刚性杆构成，静止放置在不导电的水平桌面上，可绕与线框的一条边重合的光滑固定轴ab转动，在此边中串接一能输出可变电流的电流源（图中未画出）。线框处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向沿水平方向且与转轴垂直，俯视图如图所示。现让电流从零逐渐增大，当电流大于某一最小值Imin时，线框将改变静止状态。（1）求电流最小值Imin 。（2）当线框改变静止状态后，设该电流源具有始终保持恒定电流值I0不变（I0Imin）的功能。已知在线框运动过程中存在空气阻力。试分析线框的运动状况。a\b解:(1)EF边受安培力为对ab的力矩为线框受重力矩为B当安培力矩大于重力矩时，线框将改变静止状态，绕ab边转动，临界状态下有所以最小电流为：N(2)分析线框向上运动到与平面成角时，受合力矩为：a\bN1 如果没有空气阻力，线框将在0度到180度之间往复摆动，由于空气阻力，线框将以NN1为平衡位置做幅度逐渐减小的往复摆动，最终将停在NN1，处于稳定平衡的状态。二、洛仑兹力：1、垂直射入磁场（v与B垂直）。螺距2、带电粒子不垂直射入磁场（v与B不垂直）。qZOM＝1，2，3，… 例题2：从 z轴上的 O点发射一束电量为q（ q ＞0）、质量为m的带电粒子，它们速度的方向分布在以O点为顶点、z轴为对称轴的一个顶角很小的锥体内（如图所示），速度的大小都等于v．试设计一种匀强磁场，能使这束带电粒子会聚于z轴上的另一点M，M点离开O点的距离为d．要求给出该磁场的方向、磁感应强度的大小和最小值．不计粒子间的相互作用和重力的作用．解：螺距霍耳电压+ + + + ++I - - - - -霍耳系数三、霍耳效应I例题3：如图所示，一块半导体样品板放在垂直于板平面的匀强磁场中，当有稳恒电流I垂直于磁场方向由左向右通过样品板时，在板的两个侧面1和2之间会产生一恒定的电势差U1-U2。1、若侧得U1-U20，则这块样品板是P型的还是n型的？说明理由。2、设磁感应强度为B，样品板的厚度为d，每个载流子带电量的绝对值为e，则样品板的单位体积内参加导电的载流子数目为多少？解： 1、样品板为P型。 ?2、设载流子的平均速度为 ，载流子受力达到动态平衡时，受力平衡由电流强度微观表达式 得四、带电粒子在复合场中的运动v0ba例题4：如图所示，空间里有一个其方向与水平面平行（且垂直纸面向里）的足够大的磁场区域，磁感应强度为B。有a、b两点，相距为s。ab连线在水平面上且与B垂直。一质量为m，电量为q（q0）的微粒从a点以v0的初速度对着b点射出。为了使粒子能经过b点，问v0可取何值？解：①如果 则粒子可沿直线运动到 b粒子速度为 v0ba因此, 若 必须为 若可为任意值 由②还可取 来平衡重力v10做匀速直线运动， v20做匀速圆周运动。周期为要击中b点，必须在时间为 T的整数倍时，使 的位移恰为 s。即代入上式五、动生电动势和感生电动势动生电动势感生电动势例题5：如图所示，整个金属线框竖直放置，ab棒的质量为m，电容器的电容量为C。请详细分析ab棒由静止下滑的运动过程。（忽略金属线框和ab棒的电阻和电感的作用） C解：设某时刻AB棒的速度为v有：abB安培力L加速度所以ab棒做匀加速运动B感生电场a等势面hFGE例题6：如图虚线区域内存在垂直向里的磁场，磁感应强度随时间变化率为:求金属棒EF两端的感应电动势，EG的长度等于L，其余已知量标在图上。?k为常数?解题思路：六. 自感电动势： 自感系数L，单位是亨利.LRKE七、磁场的能量当线圈内的电流为I时，线圈储存的磁场能为：线圈与质点类比：质点速度（v）质量（m）位移（S）动量（mv）动能(mv2/2 )线圈电流（I）自感系数（L）电荷（q）LI磁场能（LI2/2）PR例题7：如图所示，线圈自感系数 L=2.4H，电源的电动势E=10V。在调节滑动变阻器R的瞬时，由于电流的变化，在线圈上产生的自感电动势为3V，其极性为下正上负，求：（1）此时电流变化率多大？变阻器滑动头向哪个方向滑动？（2）若S断开瞬间，电流在0.1S内由5A减小到零，在开关S两端的电压多大？哪端电势高？ sa-+c解（1）由 得db+-电流增加，滑动变阻器P向左移动（2）在s端开瞬间，线圈的自感电动势为：由于电流减小，自感电动势与电流方向相同，S两端的电压