电磁感应中的力与能量问题.ppt

电磁感应中的力与能量问题电磁感应中的力与能量问题 楞次定律 感应电流具有这样的方向， 总要 阻碍引起感应电流的 。 右手定则导体切割磁感线 2 感应电流的磁场 磁通量的变化 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,即E=n （/t） 一、知识回顾： 磁场变化引起：E=n(B/t)S 导体切割磁感线引起：E=Blvsin 1、感应电流的方向 2、法拉第电磁感应定律 3 水平面上两根足够长的金属导轨 MNPQ平行固定放置，间距为l，一端通过导线与阻 值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m、电阻为r 的金属棒ab，整个装置处于磁感应强度大小为B的 匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下，如图所 示。金属棒ab始终与导轨接触良好且垂直，不计导 轨电阻及一切摩擦。 开始时磁感强度为B0 ，且MabP构成边长为l的正方 形。若从t=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量 为k（ k 0），若保持棒静止，求t=t1秒时需加的垂 直于棒的水平拉力为多大？ 4 开始时磁感强度为B0 ，且MabP构成边长为l的正方 形。若从t=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量 为k （ k 0），若保持棒静止， 求t=t1秒末时需加 的垂直于棒的水平拉力为多大？ 感应电动势 t=t1秒时， 感应电流 由平衡条件： FAF 现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒ab，使之由静止 沿导轨向右做直线运动。求： 金属棒ab达到的稳定速度v1为多大？ 当金属棒ab沿导轨运动距离为s时获得稳定速度， 此过程电阻R上产生焦耳热Q1为多大？ 由静止运动距离s的过程中流过金属棒ab的电量q1 为多大？ 棒的速度稳定时，对棒由平衡条件得： 现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒ab，使之由静止沿 导轨向右做直线运动。求： 金属棒ab达到的稳定速度v1为多大？ 静止匀速直线运动匀加速（匀减速）直线运动 小结：中学阶段常见的几种稳定状态有： ； ； 。 v t v1 t1 a=(F- F安)/m v E=BLv I= E/R F安=BIL 对棒由静止达v1过程中列动能定理： 现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒ab，使之由静止 沿导轨向右做直线运动。求： 当金属棒ab沿导轨运动距离为s时获得稳定速度， 此过程电阻R上产生焦耳热Q1为多大？ 小结：功能分析：求 能量守恒定律或 动能定理 强调：安培力做负功，将其它形式能量转化为 。系统的电能 现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒ab，使之由静 止沿导轨向右做直线运动。求： 由静止运动距离s的过程中流过金属棒ab的电量 q1为多大？ 小结：电量分析：求 s s E E I I F F 安安 a a v v F F 合合 电磁学规律 力学规律 电磁学中的有关规律， 如楞次定律、法拉第电 磁感应定律、闭合电路 欧姆定律、左手定则、 右手定则、安培力的计 算公式等 力学中的有关规律，如 物体的牛顿运动定律、 平衡条件、功与功率的 概念、动能定理、能量 守恒定律等 二、基本思路 “楞”“法”“欧”“安”“牛” 如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在 相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为，并 处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中 ，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板。R和Rx分别表示定值 电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节Rx=R，释放 导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。 （2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量 为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。 解：(1) ， (2) 举一反三 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ竖直放置，其宽度L1 m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面， 导轨的上端M与P之间连接阻值为R0.40 的电阻，质量为m 0.01 kg、电阻为r0.30 的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒 ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良 好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线 ，AB段为直线，导轨电阻不计，g10 m/s2（忽略ab棒运动过程 中对原磁场的影响），试求： （1）磁感应强度B的大小；（2）当t 1.5 s时，重力对金属棒ab做功的功率； （3）金属棒ab在开始运 动的1.5 s内，电阻R上产生的热量。 答案： （1）0.1T （2）0.7 W （3）0.26 J 举一反三 如如图图图图所示，所示，长长长长L L 1 1 宽宽宽宽L L 2 2 的矩形的矩形线线线线圈圈电电电电阻阻为为为为 R R，处处处处于磁感于磁感应应应应强强度度为为为为B B的匀的匀强强磁磁场边缘场边缘场边缘场边缘 ，线线线线圈与磁感圈与磁感线线线线垂垂 直。求：将直。求：将线线线线圈以向右的速度圈以向右的速度v v匀速拉出磁匀速拉出磁场场场场的的过过过过程中，程中，拉拉 力力F F大小；大小； 拉力的功率拉力的功率P P； 拉力做的功拉力做的功WW； 线线线线圈中圈中产产产产生生 的的电热电热电热电热 Q Q ；通通过线过线过线