电磁感应与电路综合ppt课件.ppt

延伸 拓展 能力 思维 方法 课前热身 要点 疑点 考点 电磁感应与电路 天马行空官方博客 要点 疑点 考点 电磁感应与电路问题的联系就是电源与电路的连接问题上 其主要步骤是 1 确定电源 产生感应电流或感应电动势的那部分电路就相当于电源 利用法拉第电磁感应定律确定其电动势的大小 利用楞次定律确定其正负极 需要强调的是 在电源内部电流是由负极流向正极的 在外部从正极流向外电路 并由负极流入电源 如无感应电流 则可以假设电流如果存在时的流向 要点 疑点 考点 2 分析电路结构 画出等效电路图 这一步的实施的本质是确定 分析 的到位与准确 承上启下 为下一步的处理做好准备 3 利用电路规律求解 主要还是欧姆定律 串并联电路 电功 电热 课前热身 1 如图12 4 1所示 当条形磁铁由静止开始向右运动瞬间 a b c d各点电势的关系是 A Ua Ub Uc UdB Ua Ub Uc UdC Ua Ub Uc UdD Ua Ub Uc Ud 图12 4 1 C 课前热身 2 一个矩形闭合线框在垂直于磁场方向的平面内平动 速度方向与bc平行 如图12 4 2所示 设线框都在磁场内运动 则线框a b c d各点的电势之关系是 图12 4 2 课前热身 A Ua Ub Ua Ud B Ua Ub Ua Ud C Ua Ud Ua Ub D Ua Ud Ua Ub 答案是B在上题中若在cd段中点接入一个电压表 则此电压表 A 有读数B 无读数C 无法确定答案是B 课前热身 3 用均匀导线做成的正方形线框每边长为0 2m 正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀强磁场中 如图12 4 3所示 当磁场以每秒10T的变化率增强时 线框中点a b两点电势差是 A Uab 0 1VB Uab 0 1VC Uab 0 2VD Uab 0 2V 图12 4 3 B 课前热身 4 两条光滑平行金属导轨间距d 0 6m 导轨两端分别接有R1 10 R2 2 5 的电阻 磁感应强度B 0 2T的匀强磁场垂直于轨道平面向纸外 如图12 4 4所示 导轨上有一根电阻为1 0 的导体杆MN 图12 4 4 课前热身 当MN杆以v 5 0m s的速度沿导轨向左滑动时 1 MN杆产生的感应电动势大小为且杆的端电势高 2 用电压表测MN两点间电压时 电表的示数为 3 通过电阻R1的电流为 通过电阻R 的电流为 4 杆所受的安培力的大小为 方向是水平向右 0 6V M 0 4V 0 04A 0 16A 0 024N 能力 思维 方法 例1 如图12 4 5所示 在一磁感应强度B 0 5T的匀强磁场中 垂直于磁场方向水平放置着两根相距d 0 1m的平行金属导轨MN和PQ 导轨电阻忽略不计 图12 4 5 能力 思维 方法 在两根导轨的端点N Q之间连接一阻值R 0 3 的电阻 导轨上跨放着一根长为L 0 2m 每米电阻为r 2 0 的金属棒ab ab与导轨正交放置 交点为c d 当金属棒以速度v 4 0m s向右做匀速运动时 试求金属棒ab两端的电势差 能力 思维 方法 解析 利用电磁感应定律和闭合回路的欧姆定律进行求解 等效电路如图 可假设感应电流方向是顺时针 图12 4 6 能力 思维 方法 金属棒ab切割磁感线产生感应电动势为E BLv 0 5 0 2 4 0 0 4V 图12 4 6cd边长只有L的一半 故cd间的感应电动势E1 E 2 0 2V在闭合电路中 感应电流I E1 R Rcd 0 4A c d两点间的电压是路端电压Ucd IR 0 12V 所以a b两点间电压为Uab E E1 Ucd 0 32V 能力 思维 方法 例2 如图12 4 7所示 在直线MN右边的磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度B 0 3T 左边是与它方向相反 磁感应强度大小相等的磁场 图12 4 7 能力 思维 方法 用一根电阻为R 0 4 的导线制成一个半径为r 0 1m 顶角为90 的两个角交叉的闭合回路ABCD 回路在磁场中以MN上的一点O为轴 以角速度 200rad s顺时针方向转动 求 若以OA边恰在OM位置开始计时 回路转过1 4周期的时间内 感应电流多大 方向如何 能力 思维 方法 解析 从OA边恰好在OM位置开始的1 4个周期内 闭合回路ABCDA的AO OD OC OB导体均切割磁感线而产生感应电动势 由右手定则可知 这四个部分导体切割磁感线产生的电动势均正向串联 回路中感应电流方向为ADCBA 其大小为 I E R 4Brv R 3A 能力 思维 方法 解题回顾 本题对闭合回路用E 也可求得 因为是匀速运动 瞬时值与平均值是相等的 而在电磁感应问题往往跟电路问题联系在一起 解决这类问题 一要考虑电磁感应的有关规律 如右手定则 楞次定律 法拉第电磁感应定律等 二要考虑电路中的有关规律 如串 并联电路的性质 欧姆定律等 能力 思维 方法 例3 如图12 4 8所示 两个电阻器的阻值分别为R与2R 其余电阻不计 电容器电容量为C 匀强磁场磁感应强度的大小为B 方向垂直纸面向里 金属棒ab cd的长度均为L 当棒ab以速度v向左切割磁感线运动 金属棒cd以速度2v向右切割磁感线运动时 电容C的电量为多大 哪一个极板带正电 图12 4 8 能力 思维 方法 解析 金属棒ab以速度v向左切割磁感线运动 产生的感应电动势E1 BLv 形成沿abfea方向的电流I E1 R 2R BLv 3R 金属棒cd以速度2v向右切割磁感线运动时 产生的感应电动势E2 2BLv 且由右手定则可知 C点电势高 而f d电势相同 所以c e两点电势较高者为c 两点电势差为Uce Ucd Ufe E2 Ufe 7BLv 3 电容器C的带电量Q CUce 7BLvC 3 且右侧极板带正电 能力 思维 方法 解题回顾 cd所在回路中由于含有电容器C而不闭合 无电流 但电容器C两极板电势不等 本题关键是由电磁感应的规律 电路的有关规律求得两极板之间的电势差 当电路不稳定时 如杆做变速切割 且杆有电阻时 C两极板电势差就要变化 从而杆cd所在回路就会有充 放电电流 cd两端电势差就不是电动势E2 而是它的路端电压 延伸 拓展 例4 如图12 4 9所示 磁感应强度B 0 2T的匀强磁场中有一折成30 角的金属导轨aob 导轨平面垂直于磁场方向 一条直线MN垂直ob方向放置在轨道上并接触良好 当MN以v 4m s从导轨O点开始向右平动时 若所有导线单位长度的电阻r 0 1 m 求 1 经过时间t后 闭合回路的感应电动势的瞬时值和平均值 2 闭合回路中的电流大小和方向 图12 4 9 延伸 拓展 解析 磁场B与平动速度v保持不变 但MN切割磁感线的有效长度在不断增大 所以电动势是变值 求平均值可用E n t计算 也可用E BLv计算 L的变化随时间是线性变化的 延伸 拓展 1 设运动时间为t后 在ob上移动x vt 4t MN的有效长度 L xtan30 感应电动势瞬时值E BLv 1 84tV 感应电动势的平均值E BS 2t BxL 2t 0 92tV 2 随t的增大 回