法拉第电磁感应定律应用(一).ppt

一、电磁感应中的电量问题 电磁感应规律综合应用的常见题型 2、电磁感应中的力学问题 1、电磁感应中的电路问题 3、电磁感应中的能量问题 4、电磁感应中的图象问题 例1、线圈50匝、横截面积20cm2、电阻为1；已知电 阻R=99；磁场竖直向下，磁感应强度以100T/s的变化 度均匀减小。在这一过程中通过电阻R的电流多大小和 方向？ B R 利用楞次定律判断方向 画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流 1电磁感应中的电路问题 例2、如图17（1）所示的螺线管横截面积为 S，匝数为N、电阻为r，螺线管与一根电阻 为2r的金属丝连接向右穿过螺线管的匀强磁 场随时间变化的规律如图17（2）所示.求0 至t0时间内： 求（1）通过金属丝的感应电流大小和方向。 （2）金属丝中感应电流产生的焦耳热量。 设0至t0时间内回路中的感应电动势为E，感应电流为I，由法 拉第电磁感应定律： 2分 又 2分 根据欧姆定律，有： 2分 联立得： 2分 根据楞次定律判断，金属丝上的电流方向为由a经金属丝到b 2分 （2）由焦耳定律及，金属丝上产生的热量为： 2分 利用E=BLV求电动势，右手定则判断方向 分析电路画等效电路图 导学案P7例1 P8例3 例3、圆环水平、半径为a、总电阻为2R；磁场竖直向下、 磁感强度为B；导体棒MN长为2a、电阻为R、粗细均匀、与 圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度v向 右移动经过环心O时，求：（1）棒上电流的大小和方向及 棒两端的电压UMN（2）在圆环和金属棒上消耗的总的 热功率。 B v M N o 利用E=BLV求电动势，右手定则判断方向 分析电路画等效电路图 基本方法： 1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确 定感应电动势的大小和方向。 2、画等效电路。 3、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路 性质，电功率等公式联立求解。 例1、已知：AB、CD足够长，L，B，R。金属棒ab垂直 于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为，质量为m，从 静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求 ab棒下滑的最大速度 D C A B B a b R 速度最大时做匀速运动 受力分析，列动力学方程 2、电磁感应中的力学问题 例2、如图B=0.2T，金属棒ab向右匀速运动，v=5m/s， L=40cm，电阻R=0.5,其余电阻不计，摩擦也不计，试 求：感应电动势的大小 感应电流的大小和方向 使金属棒匀速运动所需的拉力 感应电流的功率 拉力的功率 RF m r MN QP a b B 右手定则 基本方法： 1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律 求感应电动势的大小和方向。 2、求回路中的电流强度 3、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则） 4、列动力学方程求解。 例3、导轨光滑、水平、电阻不计、间距L=0.20m；导体棒 长也为L、电阻不计、垂直静止于导轨上；磁场竖直向下 且B=0.5T；已知电阻R=1.0；现有一个外力F沿轨道拉杆 ，使之做匀加速运动，测得F与时间t的关系如图所示，求 杆的质量和加速度a。 B F R F/N 048 12 16 20 24 28 t/s 1 2 3 4 5 6 7 8 30S末功率？ 例1、=30，L=1m，B=1T，导轨光滑电阻不计，F功率 恒定且为6W，m=0.2kg、R=1，ab由由静止开始运动， 当s=2.8m时，获得稳定速度，在此过程中ab产生的热量 Q=5.8J，g=10m/s2，求：（1）ab棒的稳定速度 （2）ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。 a b B F 3、电磁感应中的能量问题 例2、水平面光滑，金属环r=10cm、R=1、m=1kg，v= 10m/s向右匀速滑向有界磁场，匀强磁场B=0.5T；从环 刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放 了32J的热量，求：（1）此时圆环中电流的即时功率； （2）此时圆环运动的加速度。 B v 能量转化特点：导体切割磁感线或磁通量发 生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他 形式的能量便转化为电能。 具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用 或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或 电阻的内能，因此电磁感应过程总是伴随着能 量的转化。 基本方法：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感 应动势的大小和方向。 画出等效电路，求回路中电阻消耗电功率的表达式。 分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功 率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。 1、常见的图象有： B-t -t E-t U-t I-t F -t E-x U-x I-x F-x 等图象 (1)以上B、E、U、I、F等各矢量是有方向的，通 常用正负表示。(具体由楞次定律判断) (2)以上各物理量的大小由法拉第电磁感应定律判断 （3）需注意的问题： 磁通量是否变化以及变化是否均匀、 感应电动势(感应电流)大小以及是否恒定、 感应电动势(感应电流)的方向、 电磁感应现象产生的过程以及时间段. 从图像上获取已知条件、分析物理过程 从抽象的图像出发，建立实际的物理模型 4、电磁感应中的图象问题 例1：匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T，磁场宽 度L=3m，一正方形金属框连长ab=d=1m，每边电阻 r=0.2 ，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区， 其平面始终一磁感线方向垂直，如图所示。 (1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电 流的(i-t)图线。(以顺时针方向电流为正) (2)画出ab两端电压的U-t图线 ad b c v L B t/s i/A 0 2.5 -2.5 0.10.20.3 0.4 a d bc v L B Uab/V 0 0.10.20.3 0.4 2 -2 1 -1 t/s 例2：如图(甲）中，A是一边长为l的正方形导 线框，电阻为R。今维持以恒定的速度v沿x轴运 动，穿过如图所示的匀强磁场的有界区域。若沿 x轴的方向为力的正方向，框在图示位置的时刻 作为计时起点，则磁场对线框的作用力F随时间t 的变化图线为图（乙）中的（ ） B 例3：如图所示，半径为R的闭合金属环处于 垂直于环的匀强磁场中，现用平行环现的拉力F ，欲将金属环从磁场的边界匀速拉出，则拉力F随 金属环的位置的变化如下图中的( ) R R 2R O F x R 2R O F x R 2R O F x R 2R O F x AB CD