高中物理-电磁感应的案例分析

电磁感应的案例分析

案例1：

设电流表相当于一个电阻值为1Ω的电阻，磁场的磁感应强度B为0.1T，导体间的距离L为1m,金属棒电阻为1Ω，导轨电阻不计。金属棒在垂直磁场放置，以10m/s的速度水平向右运动1）此时金属棒上产生的感应电动势大小,感应电流的方向2)此时金属棒ab两端的电势差3）金属棒将做什么运动？4）分析在金属棒运动过程中能量的转换情况5）求金属棒运动过程中克服安培力做了多少功？×

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××GabvIF

案例1：

设电流表相当于一个电阻值为1Ω的电阻，磁场的磁感应强度B为0.1T，导体间的距离L为1m,金属棒电阻为1Ω，导轨电阻不计。金属棒在垂直磁场放置，以10m/s的速度水平向右运动1）此时金属棒上产生的感应电动势大小,感应电流的方向

解：导体切割磁感线产生感应电动势E=BLV=1V由右手定则可知，感应电流的方向由B至A

感应电动势的方向由B至A

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××GabvIF

案例1：

设电流表相当于一个电阻值为1Ω的电阻，磁场的磁感应强度B为0.1T，导体间的距离L为1m,金属棒电阻为1Ω，导轨电阻不计。金属棒在垂直磁场放置，以10m/s的速度水平向右运动

2)此时金属棒ab两端的电势差

解：由闭合电路欧姆定律：I=E/(R+r)=0.5Aab两端的电势差:U=IR=0.5v×

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××Gabv3）金属棒将做什么运动？加速度逐渐减小的减速运动，直至静止IF案例1：

设电流表相当于一个电阻值为1Ω的电阻，磁场的磁感应强度B为0.1T，导体间的距离L为1m,金属棒电阻为1Ω，导轨电阻不计。金属棒在垂直磁场放置，以10m/s的速度水平向右运动

4）分析在金属棒运动过程中能量的转换情况5）求金属棒运动过程中克服安培力做了多少功？

动能定理：

能量守恒定律：金属棒损失的动能转化为整个回路的电能小结论：金属棒运动过程中克服安培力做功等于整个回路产生的热量案例2：如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨(无限长)，间距L为0.4m,电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.质量为0.006kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。当杆ab以速率v匀速下滑时，整个电路消耗的功率P为0.27w（g取10）

×××××××××××××××××××××××××MPabQNvR1RPBl试求：（1）速率V（2）滑动变阻器接入电路部分的阻值RP，（3）分析匀速直线运动时能量转化的情况案例2：如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨(无限长)，间距L为0.4m,电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.质量为0.006kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。当杆ab以速率v匀速下滑时，整个电路消耗的功率P为0.27w（g取10）

×××××××××××××××××××××××××MPabQNvR1RPBl试求：（3）分析匀速直线运动时能量转化的情况当杆做匀速直线运动时，其不断减少的重力势能全部转化为电能，再转化为金属杆和上述电阻的内能案例2：如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨(无限长)，间距L为0.4m,电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.质量为0.006kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。当杆ab以速率v匀速下滑时，整个电路消耗的功率P为0.27w（g取10）

×××××××××××××××××××××××××MPabQNvR1RPBl试求：（1）速率V

解：由能量守恒，有mgv=P

代入数据解得v=4.5m/s案例2：如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨(无限长)，间距L为0.4m,电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.质量为0.006kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。当杆ab以速率v匀速下滑时，整个电路消耗的功率P为0.27w（g取10）

×××××××××××××××××××××××××MPabQNvR1RPBl试求：（2）滑动变阻器接入电路部分的阻值RP

解：导体切割磁感线产生感应电动势E=BLV

并联总电阻：R=R1RP/(R1+RP)

由闭合电路欧姆定律：I=E/(R+r)

整个电路消耗的功率P=IE

RP=6Ω

练1：如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r＝1.0Ω

，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。（1）ab中的电流大?ab两点间的电压多大？（2）维持ab做匀速运动的外力多大？（3）ab向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？RBrPMNaQbv（1）0.5A1.5V（2）0.1N（3）0.1J0.1J案例3：启用家用空调机时，室内的点灯往往会暗一下；正在转动的电风扇叶片，一旦被卡住，电风扇电动机的温度立刻上升，时间一久，便会发出焦糊味，十分危险。产生这些现象的原因是什么呢？1、空调机和电风扇都是电动机

分析：2、电动机从能量转换角度来说是一种什么样的装置？2、电动机是一种把电能转换成机械能的装置3、电动机是非纯电阻，不满足欧姆定律由能量守恒定律：（I<U/R)直流电动机工作原理图问题：电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？

4.反电动势讨论：

1.电动机空载转动时跟带负载转动时的电流大小一样吗？

2.转动中的电动机因故卡住不转动时，回路中的电流将如何变化？

3。产生本案例所述现象的原因是什么？空载：电动机不带动其他物体转动，转速快负载：电动机带动其他物体转动，转速慢变大空调启动瞬间，其中的电动机转速较慢，反电动势较小，电路电流较大，线路中的