法拉第电磁感应定律应用.ppt

法拉第电磁感应定律应用(二）,磁通量 变化,感应电流,感应电动势,右手定则,楞次定律,等效电源,等效电路,求电流I,求安培力F,力与运动,功能关系,受力示意图,例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为B，当棒ab以速度v向右匀速运动时：,产生电动势,回路电流,ab两端电压,电流的总功率,ab棒消耗的电功率,问题1：,例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为B，当棒ab以速度v向右匀速运动时：,问题2：棒ab受到的安培力为多大；要使棒ab匀速运动，要施加多大的外力，方向如何？,问题3：整个回路中消耗的电能从哪里转化来的，它们之间有什么样的关系？,外力F对棒ab做功,F,变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则：,问1：ab将如何运动？,问2：ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？,加速度a减小的加速运动,问3：ab的速度达到最大值前，外力做功功率与回路的电功率有什么样的关系？,P外P电，W外=Q热+EK,F,问4：若ab向右运动位移为x时，速度达到最大值vm，这一过程中回路产生的焦耳热为多少， ab 产生的焦耳热又为多少？,变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则：,F,问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？,变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则：,F,变式2：其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则：,问1：ab将如何运动？,问2：ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？,F减小，F安增加，做加速度a减小的加速运动,F,变式2：其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一个向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则：,问3：若ab向右运动时间为t时，速度达到最大值vm，这一过程中回路产生的焦耳热为多少， 电阻R产生的焦耳热又为多少？,F,方法小结： 1、受力分析：必要时画出相应的平面图。 受力平衡时，速度最大。 2、电路问题：画出等效电路图，产生感应电动势的导体相当于电源，其电阻为内阻。 3、能量问题：安培力做负功，其它能转化为电能。 P安（=F安V）=P电（=EI） 4、解题方法：动能定理、能量守恒定律或功能关系,例2：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m0.2kg，其电阻R0.1，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求： （1）导体下滑的最大速度vm。 （2）在最大速度vm时，ab上消耗的电功率Pm,例2：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m0.2kg，其电阻R0.1，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求： （1）导体下滑的最大速度vm。,解：（1）导体下滑的最大速度vm,例2：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m0.2kg，其电阻R0.1，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求： （2）在最大速度vm后，ab上消耗的电功率Pm,解：（2）导体棒达最大速度vm后,例3如图，竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间 OO1O1O 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m，电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距d0现使ab棒由静止开始释放，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计),求： （1）棒ab在离开磁场下边界时 的速度; （2）棒ab在通过磁场区的过程 中产生的焦耳热； （3）试分析讨论ab棒在磁场中 可能出现的运动情况,（1）设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v，产生的电动势为,解：,E = BLv,电路中电流,对ab棒，由平衡条件得 mg=IBL,解得,(2) 由能量守恒定律：,解得,（3）三种可能讨论：,课后练习： 1如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面导轨左端接阻值R=1.5的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.5ab与导轨间动摩擦因数 =0.5，导轨电阻不计，现用F=0.7N的恒力水平向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间t=2s后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数U =0.3V重力加速度g=10m/s2求：ab匀速运动时，外力F的功率,解：设导轨间距为L，磁感应强度为B，ab杆匀速运动的速度为v，电流为I，此时ab杆受力如图所示：由平衡条件得：F=mg+ILB 由欧姆定律得：,解得：BL=1Tm V= 0.4m/s F的功率：P=Fv=0.70.4W=0.28W,2、（05上海22） (14分)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为R的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25 (1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小； (2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小； (3)在上问中，若R2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向 (g取10ms2，sin370.6， cos370.8),解析：（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律： 由式解得a10(0.60.250.8)ms2=4ms2 (2)设金属棒运动达到稳定时，速度为V，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻消耗的电功率： 由、两式解得 (3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B 由、两式解得 磁场方向垂直导轨平面向上,3、水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，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的金属杆(见图)，金属杆与导轨的电阻不计；均匀磁场竖直向下用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图 (取重力加速度g=10ms 2) (1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动? (2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大? (3)由F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?,解： (1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动),(2)感应电动势E=vBL，感应电流I=E/R安培力,(3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f， f=2(N) 若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数 =0.4,变化1：如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.2m，电阻R=1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强电场中，磁场方向垂直轨道面向下.现有一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示，求杆的质量m和加速度a?,t,N,2、【解析】（1)电动机的输出功率:P出=IU-Ir2=6W 棒达到稳定速度时F=mg+BIL=mg+,小结：电磁感应现象中的动态分析,(1)重点抓好受力情况和运动情况的动态分析,当加速度 a=0 时，速度 v 达到最大， 导体达到稳定运动状态,小结：电磁感应中的能量转换,1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求电磁感应的过程 总是伴随着能量的转化，电磁感应中出现的电能一定是