2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-2第1章1-2感应电动势与电磁感应定律.ppt

第2节 感应电动势与电磁感应定律,1知道什么是感应电动势 2掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式，会用法拉第电磁感应定律解答有关问题 3掌握导体切割磁感线产生的电动势EBLvsin 的推导及意义会用此关系式解答有关问题,感应电动势,电源,电源的内阻,变化率,Blv,Blvsin,说明 (1)是状态量，是在某时刻(某位置)穿过闭合回路的磁感线条数，当磁场与回路平面垂直时，BS. (2)是过程量，是表示回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的变化量，即21.常见磁通量变化方式有：B不变，S变；S不变，B变；B和S都变，回路在磁场中相对位置发生改变(如转动等)总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化,二、正确理解法拉第电磁感应定律 1感应电动势 (1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源 (2)产生条件：不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势 (3)方向判断：可用楞次定律或右手定则判断感应电动势的方向 对于由于磁场变化产生的电磁感应现象，可用楞次定律判断产生感应电动势的那部分导体中感应电流的方向(若电路断开，可假设将电路闭合)，感应电流的方向就是该部分导体中感应电动势的方向,对于由于导体切割磁感线产生的电磁感应现象，可用右手定则判断做切割运动的导体中感应电动势的方向，四指所指的方向就是感应电动势的方向,特别提醒 感应电动势与磁通量的变化率成正比而与磁通量，磁通量的变化量无关,三、导体切割磁感线时的电动势 1公式EBLvsin 的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势若速度v是即时速度，则电动势E即为即时电动势；若速度v是平均速度，则电动势E即为平均电动势 (2)式中L应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场或v垂直，L应是导线在垂直磁场或v方向的投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，则应取与B和v垂直方向上的投影的长度,如图123甲中，半径为r的半圆形导体垂直切割磁感线时，感应电动势EBLv2Brv.,教材资料分析 讨论与交流 如图120所示是某同学设计的用来测量风速的装置请解释这个装置是怎样工作的,迷你实验室 制作两个线圈，分别与电池、小灯泡组成闭合回路，并把两个线圈套在铁芯上(如图116所示) 移动与小灯泡连接的线圈，当改变移动的速度时，观察小灯泡亮度变化并解释原因,点拨 连接电池的线圈产生磁场，使与灯泡相连的线圈处于磁场中，当线圈上下移动时，线圈产生感应电动势，又因为线圈与小灯泡组成闭合回路，则有电流通过小灯泡，使小灯泡发光,【典例1】 如图125(a)所示的螺线管，匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2，电阻r1.5 ，与螺线管串联的外电阻R13.5 ，R225 ，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图125(b)所示规律变化，试计算电阻R2的电功率,电阻R2消耗的功率为 P2I2R2(0.2)225 W1.0 W. 答案 1.0 W 借题发挥 (1)电磁感应问题，由法拉第电磁感应定律求出感应电动势后，就将电磁感应问题转化为电路问题，运用电路有关知识求解 (2)利用图象分析问题时，应首先确定纵、横坐标的含义，分析图象的斜率、截距等的含义,【变式1】 穿过某闭合回路的磁通量随时间t变化的图象分别如图126中的所示，下列说法正确的是( ) A图有感应电动势，且大小恒定不变 B图产生的感应电动势一直在变大 C图在0t1时间内的感应电动势是t1t2时间内感应电动势的2倍 D图产生的感应电动势先变大再变小,答案 C,【典例2】 如图127所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，若导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是( ) A电路中的感应电流大小不变 B电路中的感应电动势大小不变 C电路中的感应电动势逐渐增大 D电路中的感应电流逐渐减小 思路点拨 本题考查用公式EBlvsin 求感应电动势解题关键是正确推导出感应电动势和感应电流的表达式,答案 AC 借题发挥 此类题一般采用解析式法，推导感应电动势、感应电流的表达式求出导体棒切割磁感线的有效长度和三角形的周长很重要，并且注意切割磁感线的有效长度、回路总电阻是随时间变化的,【变式2】 如图128所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可以忽略不计MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则( ),答案 A,思路点拨 本题综合考查电磁感应与电路计算解题关键是正确画出等效电路,【变式3】 如图1210甲所示，在匀强磁场中，与磁感应强度B成30角放置一边长L10 cm的正方形线圈，共100匝，线圈电阻r1 ，与它相连的电路中，电阻R14 ，R25 ，电容C10 F，磁感应强度变化如图1210乙所示，开关S在t0时闭合求t1 s时R2中电流的大小,答案 0.025 A,法拉第电磁感应定律的应用 1穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图1211所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是( ) A02 s B24 s C46 s D610 s,解析 在t图象中，其斜率在数值上等于磁通量的变化率，斜率越大，电动势也越大，故C正确 答案 C,2有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场的变化规律如图1212所示，且磁场方向垂直纸面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？,运动导体切割磁感线产生的电动势 3.如图1213所示，金属导轨间距为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面，一根长金属棒与导体成角放置，金属棒与导轨的电阻不计，当金属棒沿垂直于棒的方向，以恒定速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻的电流大小为_；电阻R的发热功率为_,4.在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l的金属棒OA在垂直于磁场方向的平面内绕O点以角速度匀速转动，如图1214所示，求：金属棒OA上产生的感应电动势,电磁感应与电路综合 5在图1215中，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻不计，R为电阻，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆有匀强磁场垂直于导轨平面若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB( ) A匀速滑动时，I10，I20 B匀速滑动时，I10，I20 C加速滑动时，