电磁感应现象中的动态分析和能量转换.ppt

1、48电磁感应中的动态分析和能量，1。电磁感应中的动力学问题，1。通过导体的感应电流将由磁场中的安培力施加，导致机械问题。基本方法是：利用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向，分析研究回路中的电流强度，求解动力学方程或平衡方程，2 .电磁感应现象的动态分析，(1)着重于力和运动的动态分析，(2)由导体应力产生感应电动势的动态过程，(3)最终稳定状态。当加速度a=0时，速度v达到最大值，导体达到稳定的运动状态。2.电磁感应中的能量转换。1.利用法拉第电磁感应定律和楞次定律寻找电磁感应的过程总是伴随着能量转换。电磁感应中出现的电能必须从其他形式的能量转换而来。同时，当电流通过导体时

2、，电能和其他形式的能量将被转换。总之，电磁感应过程实际上是电能、机械能和内能相互转化的过程，遵循能量转化和守恒定律。2.理解要点电磁感应的作用总是阻碍磁通量的变化和机械运动的本质电磁感应：通过克服磁场力做功将机械能或其他形式的能量转化为电能的过程；3.基本方法是利用法拉第电磁感应定律和楞次定律来确定感应电动势的大小并画出等效电路，得出回路中电阻消耗的电功率表达式来分析导体机械能的变化，并通过能量守恒关系得到回路中机械能比和电功率变化所满足的方程。概述：电磁感应综合问题的特点：导体运动；2.电磁感应有两种综合问题：电磁感应与电路的结合、电场、电磁感应与磁场、导体力与运动；或者是这两种基本类型的复

3、合问题，其中电磁现象和力的现象是相互关联、相互影响和相互制约的。电磁感应综合问题不仅涉及法拉第电磁感应定律，还涉及力学、热力学、静电场、磁场等诸多内容。如图所示，让线圈从位置1到位置2穿过均匀磁场区域。以下说法是正确的()。当线圈进入或离开磁场时，线圈中有感应电流，速度越大，感应电流越大。当整个线圈在磁场中匀速运动时，线圈中有一个稳定的感应电流。当整个线圈在磁场中加速时，线圈中的感应电流逐渐增加。无论整个线圈在磁场中运动，都没有感应电流，但是有感应电动势。变化1:向线圈施加适当的外力可以使线圈以恒定的速度从位置1运动到位置2。 那么下面关于力做功的判断是正确的。只有当线圈进入或离开磁场时，才会

4、有外力作功。 通过P=力的工作功率与速度成正比。从W=2FL可以知道，力的工作功率与速度无关。D.v越大，力的工作功率越大。变化2:如果对线圈施加恒定的外力，线圈将从静止状态从位置1移动到位置2，试着粗略地画一个曲线图，显示线圈中感应电流随位移的变化。例2:如图所示，由铝板制成。用绝缘线吊住框架，让整个身体在垂直于水平方向的均匀磁场中以恒定速度向左移动，悬吊张力为T，然后是()A。悬吊线是垂直的，t=mg B。可选择速度使T=0。悬吊线是垂直的，Tmg D。条件不足，无法确定。例3:在垂直平面上有一个矩形线圈。磁场B的方向是水平的，垂直于线圈所在的平面。当线圈的下侧进入磁场，但上侧尚未进入均匀

5、磁场时，线圈不能做如下动作： (一)匀速下落，加速下落，减速下落，匀速下落，改变1:如图所示，导线MN可以无摩擦地沿垂直长直导轨滑动， 导轨与水平均匀磁场接触良好，回路电阻为R，在从静止状态释放MN后的一段时间内，MN运动的加速度可以是()A .保持不变B .逐渐减小C .逐渐增大D .先增大后减小B .变化2:矩形引线框abcd，电阻为R，边长ab=1，ad=h，质量为M，从一定高度自由下落，通过均匀磁场，磁场方向垂直于纸面。变化3:在垂直高度h=1m的平行虚线范围内，有一个均匀磁场，磁感应强度B=1T，方向垂直于垂直平面向内。质量m=0.1kg千克，电阻R=1，边长L=1米的正方形线框ab

6、cd，线框平面平行于垂直面，当cd侧静止在位置时，cd侧和磁场下边缘之间的距离为h。当用垂直恒力F=21N提升线框时，线框从静态“”位置向上穿过磁场区域，最终到达“”位置(磁场仅出现在ab侧)。线框平面在移动过程中保持在垂直平面上，并且假设当cd边缘进入磁场时，线框只是以均匀的速度移动。(g取10m/s2)问：(1)线框进入磁场前的高度h是多少？(2)在整个过程中，恒力所做的功是多少？线框产生了多少热量？例4:如图所示，AB和CD是两条足够长的固定平行金属导轨，两条导轨之间的距离为l，导轨平面与水平面的夹角为：在整个导轨平面内有一个垂直于导轨平面且斜向上的均匀磁场，磁感应强度为b，在导轨的A端

7、和C端连接一个r值的电阻。垂直于导轨放置的金属杆ab，质量为m，从静止状态沿导轨向下滑动。计算ab棒的最大速度(动摩擦系数已知，导体和金属棒的电阻不计算在内)。例5:如图一所示，在水平面上放置一对平行的光滑轨迹，两条轨迹之间的距离为l=0.2m，电阻为R=1.0导体棒静态地放置在轨道上，垂直于两条轨道，并且棒和轨道的电阻可以忽略不计。整个装置处于均匀电场中，磁感应强度B=0.5T，磁场方向垂直于朝下的轨道。有一个外力沿着轨道方向拉动杆，使其均匀移动并加速。测得的力F和时间T之间的关系如图B所示，计算出杆的质量M和加速度A。例6:如图所示，CDEF是一个固定的、水平放置的、足够长的u形金属导轨。

8、整个导轨处于垂直均匀磁场中。金属杆ab安装在导轨上。在很短的时间内，杆ab将被赋予向右的水平速度，并且ab将开始移动并最终停留在导轨上。比较导轨光滑和粗糙的两种情况(A)，安培在ab上所做的功等于B，电流通过整个电路所做的功等于C，整个电路产生的总热量等于D，ab棒的动量变化等于CD，例7如图所示，abcd是一个封闭的小金属线框，用绝缘细棒悬挂在固定点O上。金属线框通过水平均匀磁场区域在垂直面内来回摆动，磁感应线方向垂直于线框平面。如果不考虑悬点摩擦和空气阻力，那么()a .当线框进入或离开磁场区域时，将产生感应电流，并且电流方向相反。当线框进入磁场区域时，越靠近OO线速度越快，感应电流越大。

9、摆角将变得越来越小，并且当摆角小到一定值时不会减小。在线框的摆动过程中，机械能在线框电路中完全转换成电能，交流，示例8:两个小车A和B被放置在光滑水平面上的同一条直线上一定距离处。闭合的螺线管固定在A上，条形磁铁固定在B上，条形磁铁的轴线与螺线管在同一直线上，如图所示。a车的总质量是M1=1.0公斤，b车的总质量是M2=2.0公斤。如果a车以v0=6m/s的速度移动到原来静止的b车，电磁感应线圈会产生多少焦炭？回答 12J，例9:两根金属棒ab和cd的长度分别为L，电阻为R，质量分别为M和M和Mm。两根质量和电阻可以忽略不计的不可延伸的软电线被用来将它们连接成一个闭合回路，并将它们悬挂在一个水

10、平的、光滑的、不导电的圆棒的两侧。两个金属棒都处于水平位置，如图所示，整个装置处于垂直于回路平面的均匀磁场中，磁感应强度为b。如果金属棒以均匀的速度向下移动，请找出移动的速度。如图所示，A和B是在同一水平面上的两条平行的长直金属导轨，其上放置两条平行的金属棒C和D，它们可以在导轨上无摩擦地滑动。甲和乙相互垂直，丙和丁的质量为0.1公斤，它们的电阻相等。杆与导轨接触良好，其他阻力被忽略。导轨之间有一个垂直向上的均匀磁场(1)试分析c和d在此之后的运动；(2)试着找出C杆的最大速度；(3)试着找出棒D的总热值。(1)棒D做减速运动，而棒C做加速运动。当杆C和D的速度相等时，回路中的感应电流为零，然后它们都作匀速直线运动。(2)m1v1=(m1 m2)v，所以v=5m/s，例11:如图所示，平行光滑的金属导轨。导体棒PQ在静止时开始下落(总是与导轨紧密接触)。当下落高度为h=0.45m米时，它进入一个水平且垂直于导轨平面的磁场，并在Y方向逐渐