电磁感应四大专题课件

专题:电磁感应规律的综合应用电磁感应规律综合应用的常见题型2、电磁感应中的力学问题1、电磁感应中的电路问题3、电磁感应中的能量问题4、电磁感应中的图象问题1、线圈50匝、横截面积20cm2、电阻为1Ω；已知电阻R=99Ω；磁场竖直向下，磁感应强度以100T/s的变化度均匀减小。在这一过程中通过电阻R的电流大小和方向？BR利用楞次定律判断方向利用闭合电路欧姆定律求电流一、电磁感应中的电路问题RI画等效电路图2、如图,边长为L均匀的正方形金属框架abcd总电阻为R，框架以速度v向右匀速平动，经过磁感强度为B的匀强磁场。求下列三种情况ab之间的电势差：(1)只有ab进入磁场。(2)线框全部进入磁场。(3)只有ab边离开磁场。(1)Uab=3BLv/4(2)Uab=BLv(3)Uab=BLv/4abcdvB3、如图所示，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆。有均匀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匀速运动时，I1=0，I2=0B匀速运动时，I1≠0，I2=0C加速滑动时，I1=0，I2=0D加速滑动时，I1≠0，I2≠0×××××××××××××××××××××××××××××××××××EFGHRCI1I2ABBD4、圆环水平放置、半径为a、总电阻为2R；磁场竖直向下、磁感强度为B；导体棒MN长为2a、电阻为R、粗细均匀、与圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度v向右移动经过环心O时，求：（1）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN（2）在圆环和金属棒上消耗的总的热功率。BvMNo利用E=BLV求电动势，右手定则判断方向分析电路画等效电路图RREMrN利用UMN=IR外求路端电压利用P=IE求总功率I解题方法：1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律（或右手定则）确定感应电动势的大小和方向。2、画等效电路。3、运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质、电功率等公式联立求解。例1如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R。若要使cd静止不动，则ab杆应以多大的速度向哪个方向运动？此时ab杆上所受外力大小是多少？二、电磁感应中的力学问题×××××××××××××××××××××××××××××××××××abcddcabmgF安mgF外F安F安=BIL=B2L2V/2R=mgF外=2mgV=2Rmg/B2L2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两端电压电路的总功率ab棒消耗的电功率（若问电阻R消耗的功率=？问题1：

vRabr二、电磁感应中的力学问题

vRab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FRab变式：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：r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？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加速度a减小的加速运动V-t图vtvmoFRabr问4：若ab从静止开始向右运动位移为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？FRabr问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？FRabr问6：若ab棒速度达到vm后撤去外力F，之后做什么运动？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？otvFRabr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FRabr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？例2、已知：AB、CD足够长，L，α，B，R。金属棒ab垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为μ，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求ab棒下滑的最大速度二、电磁感应中的力学问题ααDCABBabRmgF安Nf受力分析运动分析:mgsinα-μmgcosα-F安=ma加速度越来越小的加速运动a=0时速度达到最大,之后做匀速运动其中：F安=B2L2V/RααDCABBabR总结规律，发散思维ααDCABBabR

vRabFRabθabBF×××××××××mabRh}fabcdeFabcdvaBv解题步骤：1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。2、全电路欧姆定律求回路中的电流强度3、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则）4、列动力学方程求解。例1、水平面光滑，金属环r=10cm、R=1Ω、m=1kg，V0=10m/s向右匀速滑向有界磁场，匀强磁场B=0.5T；从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32J的热量，求：（1）此时圆环中电流的瞬时功率；（2）此时圆环运动的加速度。Bv三、电磁感应中的能量问题问题1：圆环水平方向受到什么力作用？问题2：这个力做正功还是负功？问题3：圆环的动能将如何变化？问题4：动能减少转化成什么能？问题5：电能又转化成什么能？安培力负功减少电能内能解：（1）由动能定律有：BvV0VmV2/2-mV02/2=-W安而：W安=Q即：V=6m/s圆环进入一半时所受安培力：F安=B2L2V/R则此时瞬时功率：P=FV=B2(2r)2V2/R=36W（2）由牛顿第二定律：F合=F安=ma即：a=6m/s2F安①导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，其他形式的能量转化为电能。②具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用,通过电阻发热，又可使电能转化为其他形式的能，因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。三、电磁感应中的能量转化其他形式的能量安培力做功电能转化纯电阻电路中内能转化证明：导体杆克服安培力所做的功恒等于电路中产生的总电能，若是纯电阻电路，则等于全电路产生的焦耳热，即W安=W电=Q

1、如图所示,长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁场为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直.将线圈以向右的速度V匀速拉出磁场的过程中,求:(1)拉力F的大小;(2)拉力的功率P;(3)拉力做的功W(4)线圈中产生的电热;(5)通过线圈某横截面的电荷量q.三、电磁感应中的能量问题L2L1V等效电路R解析(1)I=E/RF=F安=B2L22V/RF安=BIL(2)P=FV=B2L22V2/R(3)WF=FL1=B2L22VL1/R(4)Q=I2Rt=B2L22VL1/R=WF(5)q=△φ/R=BL1L2/R=W安E=BL2V法拉第定律求电动势：欧姆定律求电流：而安培力：则由力平衡有：拉力的功：拉力的功率：焦耳定律求热量：由电磁感应的电荷量公式2、θ=30º，L=1m，B=1T，导轨光滑电阻不计，F功率恒定且为6W，m=0.2kg、R=1Ω，ab由由静止开始运动，当s=2.8m时，获得稳定速度，在此过程中ab产生的热量Q=5.8J，g=10m/s2，求：（1）ab棒的稳定速度（2）ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。θabBF三、电磁感应中的能量问题θabBF图形平面化mgNF安Fqsin)1(mgFF安+=速度稳定时QmghEPtK++=法二：从能量的角度看：式中：F为变力，且F=P/V（2）法一：动能定理列式：mV2/2–0=F安=B2L2V/RWF–mgh–w安式中：

W安=QWF=Pt例1、如图所示为穿过某线路的磁通量Φ随时间t变化的关系图，试根据图说明：（1）穿过某线路的磁通量Φ何时最大？何时最小？（2）Δφ/Δt何时最大？何时最小？（3）感应电动势E何时最大？何时最小？ΦtOt1t2t3t4注意区分几个物理量：①Φ、Δφ、Δφ/Δt②E只与Δφ/Δt有关，而与Φ、Δφ无关。四、电磁感应中的图象问题例2:如图(甲)所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中。若磁感强度B随时间t按如图(乙)所示的规律变化，设图中磁感强度垂直纸面向里为正方向，环中感生电流沿顺时针方向为正方向。则环中电流随时间变化的图象可能是下图中的（）D例3、一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正．在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图1所示．现令磁感强度B随时间t变化，先按图2中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，令ε1；ε2、ε3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1，I2，I3分别表示对应的感应电流，则()A．ε1＞ε2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

B．ε1＜ε2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

C．ε1＜ε2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向

D．ε2＝ε3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向BD例4：若规定磁感应强度B向里为正方向，线圈中感应电流i顺时针时为正方向（如图所示），已知线圈中感生电流i随时间而变化的图象如图所示，则磁感应强度B随时间而变化的图象可能是（

）

BitBBBBttttABCDCD例5：匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T，磁场宽度L=3m，一正方形金属框边长ab=d=1m，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终一磁感线方向垂直，如图所示。

(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的(i-t)图线。(以顺时针方向电流为正)

(2)画出ab两端电压的U-t图线adbcvLBt/si/A02.5-2.50.10.20.30.4adbcvLBUab/V00.10.20.30.42-21-1t/sI=BdV/4R=2.5A解：（1）由法拉第电磁感应定律及欧姆定律有：进磁场过程中：Uab=IRab=0.5V（2）由欧姆定律和匀速运动可知：t1=d/V=0.1s在磁场内：Uab=E=BdV=2Vt2=L-d/V=0.2s出磁场过程中：Uab=E-Ir=1.5Vt3=d/V=0.1s例6：如图(甲）中，A是一边长为L的正方形导线框，电阻为R。今维持A以恒定的速度v沿x轴运动，穿过如图所示的匀强磁场的有界区域。若沿x轴的正方向为力的正方向，框在图示位置的时刻作为计时起点，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图（乙）中的（）Bx四、电磁感应中的图象问题例7：如图所示，半径为R的闭合金属环处于垂直于环的匀强磁场中，现用平行环面的拉力F，欲将金属环从磁场的边界匀速拉出，则拉力F随金属环的位置的变化如下图中的()RR2ROFxR2ROFxR2ROFxR2ROFxABCDD例8、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcd所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的磁场力作用？adcb××××××××××B0tB0tB0tB0tBABCD[A]四、电磁感应中的图象问题1、常见的图象有：B-tΦ-tE-tU-tI-t

F-t

E-xU-xI-x

F-x等图象(1)以上B、Φ、E、U、I、F等各矢量是有方向的，通

常用正负表示。(具体由楞次定律判断)(2)以上各物理量的大小由法拉第电磁感应定律计算（3）需注意的问题：磁通量是否变化以及变化是否均匀，

感应电动势(感应电流)大小以及是否恒定，

感应电动势(感应电流)的方向，

电磁感应现象产生的过程