Question

求助一道高考物理题，电磁感应的~~~~~

物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验。”如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S盒电源用导线连接起来后，将一个金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材在探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均为动。对比老师的演示实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（D ）
A．线圈接在了直流电源上
　　B．电源电压过高
　　C．所选线圈的匝数过多
　　D．所用套环的材料与老师的不同

为什么不能是A，如果发生了自感呢？？？

Answer 1

D对。
这个跳环实验要成功，要满足：
1、闭合的环必须放在通电螺线管的一端附近（不要在中间）。
2、环的重力应尽量小且电源提供的电流大些为好。
分析：通电螺线管相当于一根条形磁铁。环在“磁铁”的一端（在图中应是上端，这样才会向上跳）。
　　当突然闭合开关时，螺线管中的电流急速增大，通过环的磁通量由0开始急速增大，由楞次定律知，环要阻碍穿过它的磁通量增大，就要往远离螺线管中间的方向运动，所以环会跳起来。
当然了，如果环的重力太大（大于磁场力），它是跳不起来的。

追问

有没有可能是因为自感使他没跳

追答

不是的。因为当闭合开关时，螺线管（相当于条形磁铁）的磁场迅速增强，通过环的磁通量也随之迅速增大，所以环中就会产生感应电流而与螺线管发生磁场力的作用，只要环的重力足够小（比磁场力小许多），就会有环急速跳起的效果。

追问

但如果自感很强的话，那就会导致螺线管的磁场无法大幅度增强啊

追答

你说的也有一定道理，但在实验室中的螺线管的自感不可能很强的，所以主要原因还是环的重力问题。

追问

直流、交流和自感有关系吗，我一开始在怀疑直流会使自感效果变大

追答

这个实验主要是在开关刚闭合的极短时间内，通过螺线管的电流从0到一个较大数值（电源是直流或交流都一样）的变化，能迅速产生一个强磁场，而螺线管本身的自感是不大的（这是实验室中的东西，不是工厂用的大自感线圈）。所以它在突然产生强磁场时，通过环的磁通量就在较短时间内从0增大到较大数值，若环的材料是轻质、电阻率很小的金属，则它就会产生较大的感应电流，出现跳环现象。

追问

谢谢你的耐心回答，我已经明白了。
追加你50+50分吧

Answer 2

这个直流电与干电池直流电不同的。即使电源开关指向直流电，电流大小也在时刻变化的。这需要稳流装置才能获得平稳直流电的。学生电源的稳流装置要求很低的。

Answer 3

和直流自感没关系，注意通电的一瞬间，磁场从无到有，通过套环的磁感线的强度增大，而环要向减弱这个变化的方向运动，也就是向上运动，自感是“来拒，去留”，通电时线圈会阻碍电流，断电时回路中还会存在电流。毕业一年了，只能讲个大概。

Answer 4

开关闭合瞬间，环中产生感应电流受到向上的安培力大于自身重力，环就能跳起来。电源电压越大，线圈电流就越大，线圈匝数越大，都使得电磁感应越强，环更易跳起；由于这个跳环实验本身是在突然闭合开关的瞬间产生的，因此无论直流还是交流都会产生瞬间变化的电流，都能发生电磁感应，所以此题答案为D。