人教版选修32 法拉第电磁感应定律习题课 课件（20张).ppt

法拉第电磁感应定律 习题课 第四章 3 理解 1 引起磁通量变化的原因不同 产生感应电动势的机理也不同 感生电动势中非静电力是由感生电场对自由电荷的作用产生的 动生电动势中非静电力是由洛伦兹力充当的 2 磁通量的变化及磁通量的变化率都是指一匝线圈的 3 n匝线圈时相当于n个电动势为的电源串联 理解 若由于磁感应强度变化而引起穿过线圈的磁通量发生变化时 变化的磁场在其周围空间产生一个电场 与静电场不同 其电场线是闭合的 电场线的方向可以用楞次定律确定 这个电场称为感生电场 若在这个空间内存在导体 导体内的自由电荷在电场力的作用下向一端聚集 从而产生了电势 这种电场不因导体的存在而存在 如何区分磁通量 磁通量的变化 磁通量的变化率这三个概念 例1 如图6 a 所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈图线如图 b 所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系的电阻不计 求0至t1时间内 a b 1 通过电阻r1上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电荷量q及电阻r1上产生的热量 二 导体切割磁感线产生感应电动势在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下 由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是e blvsin 是b与v之间的夹角 导体切割磁感线的情形 1 一般情况 运动速度v和磁感线方向夹角为 则e 2 常用情况 运动速度v和磁感线方向垂直 则e 3 导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴 在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势e blv平均 平均速度等于中点位置线速度 导体切割磁感线的情形 1 一般情况 运动速度v和磁感线方向夹角为 则e 2 常用情况 运动速度v和磁感线方向垂直 则e 3 导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴 在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势e blv平均 平均速度等于中点位置线速度 例2 如下图所示 其中各图所标的导体棒的长度为l 处于磁感应强度为b的匀强磁场中 速度均为v 产生电动势为blv的是 填a b c d对应序号 d 例3 如图所示 导体框架的平行导轨间距d 1m 框架平面与水平面夹角为 30 匀强磁场方向垂直框架平面向上 且b 0 2t 导体棒ab的质量m 0 2kg r 0 1 水平跨在导轨上 且可无摩擦滑动 g取10m s2 求 1 ab下滑的最大速度 2 以最大速度下滑时 ab棒上的电热功率 1 ab下滑的最大速度 ab的受力情况如图所示 当f安 mgsin 时 ab匀速下滑 所以mgsin bil bl vm 2 5m s 2 以最大速度下滑时 ab棒上的电热功率 p热 i2r 2 5w 例4 如图所示 平行导轨间距为d 一端跨接一个电阻r 匀强磁场的磁感应强度为b 方向垂直金属导轨所在平面向外 一根金属棒与导轨成 角放置 金属棒与导轨的电阻均不计 当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时 通过电阻r的电流是 d 例5 如图所示 平行金属导轨与水平面成 角 导轨与固定电阻r1和r2相连 匀强磁场垂直穿过导轨平面 有一导体棒ab 质量为m 导体棒的电阻与固定电阻r1和r2的阻值均相等 与导轨之间的动摩擦因数为 导体棒ab沿导轨向上滑动 当上滑的速度为v时 受到安培力的大小为f 此时 a 电阻r1消耗的热功率为fv 3b 电阻r2消耗的热功率为fv 6c 整个装置因摩擦而消耗的热功率为 mgvcos d 整个装置消耗的机械功率为 f mgcos v bcd 法拉第电磁感应定律几个关系式的联系与区别 1 法拉第电磁感应定律e n中 表示在 t时间内磁通量的平均变化率 e是在 t时间内平均感应电动势 也可称为感生电动势 式中n是线圈的匝数 若 均匀变化 则平均感应电动势等于瞬时感应电动势 2 公式e blvsin 是法拉第电磁感应定律的一种特殊情形 也是电磁感应现象中最常用的公式 此电动势也可称为动生电动势 3 e n和e blvsin 是一致的 前者是一般规律 后者是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式 在中学阶段 前者一般用于求平均值 后者用于求瞬时值 计算瞬时的力和功率等瞬时值时 必须采用电动势的瞬时值 而计算电荷量时必须采用平均值 4 感应电荷量 在 t时间内闭合电路的磁通量变化量为 回路电阻为r 则通过电路中某一横截面的电量q n 例6 如图所示 长为l的金属导线弯成一圆环 导线的两端接在电容为c的平行板电容器上 p q为电容器的两个极板 磁场垂直于环面向里 磁感应强度以b b0 kt k 0 随时间