法拉第电磁感应定律的应用.ppt

练到你爽,汕头市第一中学 李溢滨,1、基本功一：求，和E,法拉第电磁感应定律的应用 内容概要：,2、基本功二：判断电动势方向,3、电路问题,4、能量问题,5、动力学问题,6、图像问题,基本功一：求，和E,如图所示，半径为r的金属圆环，其电阻为R，绕通过某直径的轴OO以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B.从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，求金属圆环由图示位置分别转过30角和由30角转到330角的过程中，金属圆环中产生的感应电动势分别是多大？,基本功二：判断电动势方向,如图所示，空间内存在一竖直向上的匀强磁场，一金属棒ab垂直于磁场方向水平抛出，有关其感应电动势的大小和两端电势的高低，以下说法中正确的是( ),A运动过程中感应电动势的大小不变，ab B运动过程中感应电动势的大小不变，ab D由于速率不断增大，所以感应电动势变大，ab,一、电路问题,电磁感应问题常与电路知识综合考查解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：,(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路 (2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电动势的方向 (3)画等效电路图分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键 (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解,例：,一个水平放置的导体框架,宽度L=0.5m,接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求： (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小,E=BLv=0.80V,粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图1411所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是( ),如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放在垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正方向)，MN始终保持静止，则0t2时间内( ),A电容器C的电荷量大小始终没变 B电容器C的a板先带正电后带负电 CMN所受安培力的大小始终没变 DMN所受安培力的方向先向右后向左,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当棒以恒定速度v向右移动，经过圆心O时，求：金属棒上电流的大小及棒两端的电压,关于电量的计算：,注意： (1)求解电路问题首先要找出电源，确定内电路和外电路，解题时不能忽略内阻 (2)求解电路中通过的电荷量，一定要用平均电动势和平均电流计算,例：如图所示，一导线弯成闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直平面向外线圈总电阻为R，从线圈开始进入磁场到完全进入磁场为止，下列结论正确的是( ),A感应电流一直沿顺时针方向 B线圈受到的安培力先变大后变小 C感应电动势的最大值EBrv D穿过线圈某个横截面的电荷量为,例：如图(a) ，一个阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路金属线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计求0至t1时间内：,(1)通过电阻R1的电流大小和方向； (2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量,求电量的方法：,1、Q=It 2、 （电流恒定时，12均可；电流变化时，用2）,二、能量问题,1能量转化：电磁感应现象中，外力克服安培力做功转化成电能；电能通过电流做功，转化成其他形式的能 2能量守恒：外力克服安培力做的功与产生的电能相等,例：水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10ms的速度向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大? (2)维持ab做匀速运动的外力多大? (3)ab向右运动1m的过程中, 外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?,WF=0.1J,I=0.5A,F=0.1N,Q=0.1J,U=1.5V,如图甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度(1 m)的电阻均为0.1 ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2 ),(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况； (2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向； (3)计算4 s内回路产生的焦耳热,关于四个值：,以电流为例： 1、最大/小值 2、极值 3、平均值（求电量）：等效为电流乘以时间的面积，相同面积下的直流电流即电流平均值。 4、有效值（求热量）：产生相同热量的稳定直流电流值即电流的有效值。,正弦波周期内的四值： 1、最大值： 2、极值： 3、平均值： 4、有效值：,三、动力学问题,三、动力学问题,四、图像问题,四、图像问题,休息下，接下来全是题 (),1、如图所示，圆环a和b的半径之比R1R221，且粗细相同，由同样材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中两种情况下，A、B两点的电势差之比为( ),A11 B21 C31 D41,2、如图所示，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动,磁感应强度为B,初始时刻线框所在面与磁感线垂直,经过t时间转过120角,求: (1)线框内感应电动势在t时间内的平均值; (2)转过120角时,感应电动势的瞬时值.,3、如图，在 B0.5 T 的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为 h0.1 m 的平行金属导轨 MN 和 PQ，导轨的电阻不计，在两根导轨的端点 N、Q 之间连接一个 R0.3 的电阻导轨上跨放着一根长为L0.2m，每米长的电阻为 r02.0的金属棒 ab，金属棒与导轨垂直放置，交点为 c、d，当金属棒以速度 v4.0 m/s 向左匀速运动时，试求： (1)电阻 R 中的电流大小 (2)Ucd 和 Uab,4、如图，平行的光滑金属导轨EF和GH相距，处于同一竖直平面内，EG间接有阻值主R的电阻，轻质金属杆ab长为2l，紧贴导轨竖直放置，离b端l/2处固定有质量为m的球。整个装置处于磁感应强度为B并与导轨平面垂直的匀强磁场中，当ab杆由静止开始紧贴绕b端向右倒下至水平位置时，球的速度为v。若导轨足够长，导轨及金属杆电阻不计，试求在此过程中： (1)通过R的电量 (2)R中的最大电流强度,5、如图，P、Q是两根竖直且足够长的金属杆(电阻忽略不计)，处在垂直纸面向里的匀强磁场B中，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，P、Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，A是在MN的正下方水平放置在地面上的金属圆环现将金属棒ef由静止释放，在下滑中始终与P、Q杆良好接触且无摩擦，则在金属棒释放后( ),AA环中有大小不变的感应电流 BA环中的感应电流逐渐减小至恒定值 CA环对地面的压力先增大后减小至恒定值 DA环对地面的压力先减小后增大至恒定值,6、如图，水平固定的光滑金属导轨abcd，处于竖直向下的匀强磁场中，导轨的ad边与bc边平行，间距为L1，电阻可忽略不计。一根导体棒ef平行于ab边置于导轨上，与导轨保持良好接触。已知导体棒的电阻为R，与ab相距为L2。 （1）如果磁感应强度按BB0kt的规律增大（k为常数），且导体棒在外力作用下操持静止。试求导体棒中的感应电流大小和方向。 （2）在（1）的情况下，如果控制棒是水平且与棒垂直的外力F，试求F的方向和F的大小随时间t变化的规律。 （3）若在t=0时刻，磁感应强度为B0，此时棒以恒定速度v从初位