湖南师大 高中物理 4.5电磁感应定律的应用1课件 新人教版选修3

1、电磁感应定律的应用1,一, 二种感应电动势,1,感生电动势,感生电场,根据麦克斯韦的电磁理论,变化的磁场会在空间激发一种电场-感生电场.闭合电路中的自由电荷在感生电场力(非静电力)的作用下做定向运动,产生感应电流,导体中就有了感应电动势(感生电动势),感生电场的方向就是感应电流的方向.,感生电场是一种不同中静电场的电场.,应用:电子感应加速器,二.动生电动势,导体切割磁感线时,导体中的运动的自由电荷就会受到洛仑兹力(非静电力)的作用,作定向移动,导体的两端就会出现正负电荷的聚集,导体两端的电势不相等,导体就相当于电源.,导体在运动过程中,电路中有电流,导体就会受到安培力的作用,安培力做负功.将

2、其他能转化为电能.,三,电磁感应定律的应用,1.电磁感应中的电路问题:,在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路相当于电源.因此,电磁感应问题往往与电路问题联系在一起.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是:,(1)用法拉第电磁感应定律和愣次定律确定感应电动势的大小和方向.,(2)画等效电路.,(3)运用全电路欧姆定律,串并联电路性质,电功率等公式联立求解.,解题要点：,电磁感应问题往往跟电路问题联系在一起。产生感应电动势的导体相当于电源，将它们接上电阻等用电器，便可对其供电；接上电容器，便可使其充电。解决这类问题，不仅要运用电磁感应中的规律，如右

3、手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等，还要应用电场、电路中的相关知识，如电容公式、欧姆定律、电功率公式、串、并联电路性质等。关键是把电磁感应的问题等效转换成稳恒电路问题来处理。一般可按以下三个步骤进行。,第一步：确定内电路。切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，其电阻相当于电源的内电阻。用右手定则或楞次定律判断电流方向。若在一个电路中有几个部分产生感应电动势且又相互联系，则可等效成电源的串、并联。 第二步：分析外电路。明确外电路各用电器、电表、电容器的串并联关系，画等效电路图。 第三步：立方程求解。综合运用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律等规律，列出方程求解。,解题步骤

4、,1.把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触。当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求： （1）流过棒的电流的大小、 方向及棒两端的电压UMN。 （2）在圆环和金属棒上消 耗的总热功率。,解答,此时，圆环的两部分构成并 联连接，且 ，,金属棒经过环心时，棒中产生的感应电动势为：,（1）棒MN右移时，切割磁感线，产生感应电动 势，棒MN相当于电源，内电阻为R。其等效电路如 图所示。棒两端的电压为路端电压。,故并联部分的电阻为： 。,由闭合电

5、路欧姆定律得流过金属棒的电流为：,由右手定则可判断出金属棒上的电流方向由NM 棒两端的电压：,（2）圆环和金属棒上消耗的总功率等于电路中感 应电流的电功率，即：,2. 在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v 向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R。求：1）在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小； 2）在ab边刚进入磁场区域时， 和ab边刚离开磁场区域时， ab边两端的电压 3）在线框被拉入磁场的整个过程 中，线

6、框中电流产生的热量？流经线框的电量？。,（1）ab边切割磁感线产生的感应电动势为,所以通过线框的电流为,（2）ab两端的电压为路端电压,所以,（3）线框被拉入磁场的整个过程所用时间,线框中电流产生的热量,解答,3,M,N是水平放置的长平行金属板两板间有垂直于纸面磁感应强度大小为B=0.25T的匀强磁场,两板间距d=0.4m,在M,N板间右侧部分有两根无阻导线P,Q与阻值为0.3的电阻相连。已知MP和QN间距离相等且等于PQ间距离的一半,一根总电阻为r=0.2均匀金属棒ab在右侧部分紧贴M,N和P,Q无摩擦滑动,忽略一切接触电阻,现有重力不计的带正电荷q=1.6109C的轻质小球以v0=7m/s的水平初速度射入两板间恰能做匀速直线运动，则： （1）M、N间的电势差应为多少？ （2）若ab棒匀速运动，则其运动 速度大小等于多少？方向如何？ （3）维持棒匀速运动的外力为多大？,（1）粒子在两板间恰能做匀速直线运动，所