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本节内容简介图片
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法拉第圆盘为什么能发电?按照法拉第电磁感应定律，要产生电磁感应表象，必须有磁通量的变化才对，那么，教材上的法拉第圆盘发电机，闭合回路在那里？磁通量又是怎么变化的呢？
教化进程中，顺服不少同学有此狐疑，憨厚在阐明的技能只怕多用“切割”来劝服你，然则按照法拉第电磁感应定律，实质应该是磁通量发生了变化，是以用“闭合回路磁通量发生变化”究竟该怎么阐明呢？
今天咱们来望望这个问题。
1.教材题目
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当先是19版教材遴荐性必修二P37第1题
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解析：
铜盘可视为由大批根导线并排组成，形成大批个闭合回路.在磁场中动弹时每根“导线”皆会切割磁感线从而产生感应电流，宏不雅上形成涡流，由楞次定律可知，“通电导线”受到的安培力与其相对畅通的反向相背，故铜盘能在较短的时辰内罢手。
疑深奥惑：
部分学生合计，在铜盘动弹进程中，其面积莫得变化，则通过铜盘的磁通量也不变，凭证电磁感应定律，不会有感应电流产生，怎么会有安培力呢？这是典型的"通量纪律佯谬"。归来法拉第电磁感应定律的好意思满表述——闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。须注意到磁通量变化必须针对某一闭合回路来讲，学生的误区在于合计所有这个词圆盘唯惟一个大回路（下图这么）
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事实上天然所有这个词圆盘的磁通量不变，但圆盘上不错划取大批回路，其中任何一个回路皆在跟着圆盘动弹画，如下图所示，回路a、b在收支磁场的进程中皆会发生磁通量的变化，从而产生感应电流，宏不雅上形成涡流.
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那么同学可能又要拿竹帛P45面本章温习题第6题来驳诘憨厚：底下这说念磁场沿途布满盘面，磁通量不是不变的吗？
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解析：
（1）从“切割”的角度来看，圆盘可作为由大批根半径为r的辐条组成，圆盘动弹时每根辐条皆在切割磁感线产生感应电动势，相配于电源的作用；从电磁感应定律的角度来看，圆盘动弹进程中闭合回路CDRC的磁通量发生变化，从而产生感应电流.
（2）由右手定章可知，感应电流主见为C至D.
（3）如图5所示，顺着磁场主见看，闭合回路CDRC 在极短时辰△t内的面积变化量为扇形CDD的面积，设圆盘半径为r，旋转角速率为ω，则
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疑深奥惑：
部分学生沿用上一题的念念路分析该题，合计既然磁场限度鼓胀大，那么圆盘上任何回路的磁通量在动弹进程中皆不变，无法产生感应电流. 该狐疑的关键在于机械照搬措施而莫得收拢“闭合回路”的正确不雅念，此题中的闭合回路是由圆盘辐条CD 与外电路组成的，即C-D-R-C回路，而其他主不雅辩认的回路均不与外电路连通，因此莫得分析的意旨。
这时有学生提倡，图中显现C-D-R-C回路平面与磁场主见平行，因此磁通量长期为零，该不雅点的造作之处在于合计CD部分是固定不动的，但事实上CD是圆盘沿半径主见的“辐条”，随圆盘的动弹而动弹，还有学生从“切割”的角度加以分析，合计每根辐条在刹那间切割之后就与外电路断开，因此不会形成正经电流.该念念路冷落了圆盘是由大批根辐条并排而成的，上一根辐条与外电路断开后的下刹那间，下一个辐条便与外电路连通，该进程跟着圆盘的动弹而不断同样，因此大概形成正经的电流。
综上，该题恶果与匀强磁场的限度无关.
2.针对教悔
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题1：如下图，有一个铜盘，轻轻拨动它，能永劫辰地绕轴目田动弹。若将铜盘置于鼓胀大的匀强磁场中，铜盘能在较短的时辰内罢辖下来吗？
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解析：
从上至下鸟瞰盘面如图所示，由于匀强磁场鼓胀大，是以关于铜盘上所有的回路，其磁通量在动弹的技能皆不变，因此不会产生感应电流，铜盘不会在较短时辰内停驻来。
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疑难梳理：
若将题干中的鼓胀大的匀强磁场改为鼓胀大的非匀强磁场呢？圆盘转到不同位置时，其回路的磁通量会发生变化，是以会产生感应电流与安培力，铜盘大概在较短时辰内停驻来。
题2：电阻不行忽略的导电圆盘的边际用电阻不计的导电材料包裹，圆盘可绕固定点O在水平面内动弹，其轴心O和边际处电刷A均不会在动弹时产生阻力，空气阻力也忽略不计．用导线将电动势为E的电源、导电圆盘、电阻和开关说合成闭合回路，如下图（a）所示在圆盘场地区域内充满竖直向下的匀强磁场，如图8（b）所示只在A、O之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场，两图中磁场的磁感应强度大小均为B，且磁场区域固定，将图（a）和图（b）中的开关S1 和S2闭合，经鼓胀永劫辰后，两图中的圆盘转速均达到正经.则（）
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(b)
A.从上往下看，圆盘沿顺时针主见动弹
B.刚闭合开关时，图（a）中的圆盘比图（b）中的圆盘加快得快
C.将两图中的开关断开，图（b）中的圆盘仍然匀速动弹
D.将两图中的开关断开，图（a）中的圆盘比图（b）中的圆盘延缓得快
解析：
图中（a）、（b）中圆盘上的电流主见均为O到A，凭证左手定章可知，从上往下看圆盘沿逆时针主见动弹，选项A造作．因为两图中的圆盘全皆疏导，因此刚闭合开关时，圆盘的加快度大小仅取决于安培力大小，需要针对安培力公式F=BIL中的3个要素加以分析.由于电路和圆盘全皆疏导，是以两图中从O至A的电流大小疏导，此外磁感应强度B也疏导，是以安培力大小只消看两图中L的大小.图（a）中圆盘受到安培力部分的有用长度为半径OA，图（b）中的有用长度为圆形磁场区域的半径，小于OA，综上图（a）圆盘受到的安培力更大，是以加快得更快，林业用具选项B正确.若将开关断开，由于图（a）中的磁场区域鼓胀大，因此圆盘上任何回路在动弹进程中的磁通量皆不变，不会产生感应电流和安培力，仍然匀速动弹，而图（b）中的磁场在有限区域内，因此圆盘上所有回路在收支磁场时皆会引起磁通量的变化，从而产生感应电流和安培力，将延缓动弹，选项C、D造作．故选项B正确.
疑深奥惑：
开关闭合时的物理实质为通电导线所受的安培力，两图区别为“导线”的有用长度不同．开关断开时的物理实质为电磁感应，物理模子为孤单导体盘，图（a）相配于养殖题1，图（b）相配于教材原题1，分析时收拢闭合回路的磁通量这一枢纽点．也不错从“切割”的角度分析，开关断开后的孤单圆盘可看作由大批根沿半径主见的辐条并排而成，因为图（a）磁场布满所有这个词圆盘，是以这些辐条产生的感应电动势皆等大，电荷只在盘心和盘边际处蕴蓄，无法在圆盘里面形成电流，故不会产生安培力．而图（b）中的磁场存在于部分区域内，唯惟一部分辐条产生感应电动势，不错在圆盘中形成电流（下图），产生安培力.
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怎么领会题干中“经鼓胀永劫辰后，两图中的圆盘转速均达到正经”？这与反电动势相关，圆盘动弹时产生感应电流，进一步产生安培力，艰涩圆盘的动弹，况兼跟着速率的增大而增大，当该反向安培力与此前的正向安培力均衡时，圆盘达到最大速率，之后速率保持不变.
题3：下图（a）是某电磁涡流刹车系统的旨趣图，金属盘在重块的牵引下切割电磁铁产生的磁场而形成涡流，磁场对金属盘的作用劲使其延缓，这个进程不错简化如下：如图（b）所示，绝缘转盘圆心为O，转盘上头均匀对称地固定了94个疏导且互相绝缘的正方形导体线圈，每个线圈边长L=0.1m，匝数n=2 0，总电阻R=5Ω，在l、ll两等宽区域内散布位置不变的匀强磁场，I、II两区域内的磁场大小均为B=1T，主见相背，两磁场区域略微大于线圈尺寸，每个线圈中心离O点的距离r=1.5m，因为r比L大许多，而且94个线圈均匀精细罗列，现作念以下设想化惩办：（1）每个线圈收支磁场时，线圈的两条边赶巧与磁场范畴平行（举例EF边平行于OB时，GH边同期也平行于OA）；（2）团结线圈的两条边同期穿越磁场范畴，举例EF边刚干涉II 区磁场，同期GH边刚干涉区磁场；（3）忽略相邻线圈的间距；（4）每个线圈干涉单个磁场的时辰t（举例EF边从OA到OB均很是，
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（1）线圈的EF边刚刚超过磁场范畴OA时，该线圈产生的电动势的大小和受到的安培力大小F；
（2）以EF边通过磁场范畴OA为计时最先，画出该线圈穿越I、II两磁场区域的进程中电流随时辰的变化图像，以逆时针为电流正主见；
（3）从EF边通过磁场范畴OA运行，转盘转一圈的进程中，94个线圈产生的总热量Q.
解析：
（1）EF边切割磁感线产生感应电动势，其大小
因为此L大许多，是以
可得
代入数据得
凭证安培力公式可得
代入数据得
（2）EF边干涉磁场l且GH边莫得干涉磁场l时，仅EF 边切割磁感线，感应电流大小为
可得I=3A，凭证右手定章可知电流主见为逆时针；EF边干涉磁场ll且GH边干涉磁场l时，EF和GH边均切割磁感线，凭证右手定章可知，此时感应电动势的大小E=2E=30V，感应电流大小
即I=6A，主见为顺时针；EF边离开磁场II且GH边尚在磁场II时，仅GH边切割磁感线，此时感应电流
即I=3A，主见为逆时针。因为转盘匀速动弹，是以进、出磁场时辰疏导，每个阶段陆续的时辰均为
代入数据得
综上可画出-图像，如下图所示.
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（3）在转盘转一圈的进程中，对轻易线圈分析可得热量
代入数据得
由题意可知所有线圈皆疏导，且相关于转盘圆心对称散布，因此总热量
疑难梳理：
该题不径直覆按法拉第圆盘的旨趣林业用具，而是将旨趣阐明飘荡为题干，体咫尺一处简化与四惩办想化惩办。解题时须温文四个设想化惩办的谈判，惩办（1）证据不错用BLv蓄意感应电动势；惩办（2）为了简化第二小题感应电流的蓄意；惩办（3）证据每个线圈皆挨个一语气干涉磁场，中间莫得空档期；惩办（4）证据了线圈在团结切割阶段内产生感应电流大小不变.此题难在审题，易在蓄意，若预先掌执了教材原题1的物理模子，则不会对看似复杂的题干产生生疏感和恐惧感，大概赶快完成解题.
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