高二物理電磁感應(yīng)中的電路問題

1、電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題2. 2. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 那部分電路那部分電路 相當(dāng)于閉合電路中的電源，這種等效電源通常包相當(dāng)于閉合電路中的電源，這種等效電源通常包括括 電源和電源和 電源兩類。電源兩類。1 1閉合電路通常由兩大部分組成，一是閉合電路通常由兩大部分組成，一是 ，二是二是 。溫故而知新：溫故而知新：電源電源外電路外電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的 動生動生感生感生例例1.1.兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MNMN、M MN N平行置于同一平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L L，電阻不計，電阻不計，M M、M M處接有如

2、圖處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R R，電容器的電容，電容器的電容為為C C。長度也為。長度也為L L、阻值同為、阻值同為R R 的金屬棒的金屬棒abab垂直于導(dǎo)軌放置，垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B B、方向豎直向下的勻強磁場中。、方向豎直向下的勻強磁場中。ab ab 在外力作用下向右勻速運動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在外力作用下向右勻速運動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在在ab ab 運動距離為運動距離為s s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q Q。求：（。求：（1 1）abab運動速度運動

3、速度v v 的大小；（的大小；（2 2）電容器所帶的）電容器所帶的電荷量電荷量q q。請先思考，然請先思考，然后說出你的思后說出你的思路即可，課后路即可，課后做計算。做計算。引申：引申：（3 3）如圖所示，假設(shè)原電路右端連有一部分形狀與正如圖所示，假設(shè)原電路右端連有一部分形狀與正弦函數(shù)形狀相同的電路，且滿足弦函數(shù)形狀相同的電路，且滿足y=Lsinx。假設(shè)金屬棒假設(shè)金屬棒電阻和正弦狀電路的電阻不計，其它條件不變，在金屬電阻和正弦狀電路的電阻不計，其它條件不變，在金屬棒以速度棒以速度v勻速滑過正弦段電路的過程中，求整個電路勻速滑過正弦段電路的過程中，求整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱中產(chǎn)生的焦耳熱。（思考，

4、說思路。）。（思考，說思路。） 提醒提醒1 1：動生電源情形可以較復(fù)雜；內(nèi)外電路的電：動生電源情形可以較復(fù)雜；內(nèi)外電路的電阻連接也要仔細(xì)分析。阻連接也要仔細(xì)分析。xy例例2. 2. 如圖所示，在如圖所示，在PQPQ、QR QR 區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小均為均為B B、方向相反的勻強磁場、磁場方向均垂直于紙面。、方向相反的勻強磁場、磁場方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框一導(dǎo)線框abcdefaabcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bcbc邊與磁場的邊界邊與磁場的邊界P P重合，導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所重合，導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所

5、示。從示。從t t0 0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。已知時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。已知導(dǎo)線框的總電阻為導(dǎo)線框的總電阻為R R，運動速度為，運動速度為v v。求導(dǎo)線框位于如圖兩求導(dǎo)線框位于如圖兩位置時回路中的感應(yīng)電流。位置時回路中的感應(yīng)電流。提醒提醒2：仔細(xì)分析等效電源：個數(shù)、正負(fù)極、變化：仔細(xì)分析等效電源：個數(shù)、正負(fù)極、變化答案：答案：(1) i=0 （2）i=3Blv/RlllvLOO/L/45例例3 3（0707上海）如圖所示，上海）如圖所示，LOOLOO/ /L L/ /為一折線，它所形成兩為一折線，它所形成兩個角個角LO OLO O/ /和和OOOO/ /L L/ /

6、均為均為4545。折線的右邊有一勻強。折線的右邊有一勻強磁場，其方向垂直于紙面向磁場，其方向垂直于紙面向里，一邊長為里，一邊長為l l的正方形導(dǎo)線的正方形導(dǎo)線框沿垂直于框沿垂直于OOOO/ /的方向以速度的方向以速度v v作勻速直線運動，在作勻速直線運動，在t t0 0的的刻恰好位于圖中所示位置?？糖『梦挥趫D中所示位置。以逆時針方向為導(dǎo)線框中電以逆時針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，流的正方向，定性畫出線框定性畫出線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖中感應(yīng)電流隨時間變化的圖象。象。 提醒提醒3：當(dāng)心電動勢的突變！當(dāng)心電動勢的突變！I0123例例4 4如圖所示，半徑為如圖所示，半徑為r r的金屬圓環(huán)上接有兩

7、只小燈泡的金屬圓環(huán)上接有兩只小燈泡L L1 1和和L L3 3，圓環(huán)上的圓環(huán)上的A A點和圓心之間又接有小燈泡點和圓心之間又接有小燈泡L L2 2，三個小燈泡，三個小燈泡L L1 1、L L2 2、L L3 3的的電阻依次為電阻依次為3R3R、3R3R和和6R6R。一半徑也為。一半徑也為r r的金屬棒一端與圓心連接，的金屬棒一端與圓心連接，一端擱在金屬圓環(huán)上，可以繞圓心旋轉(zhuǎn)而保持和圓心及圓環(huán)的良好一端擱在金屬圓環(huán)上，可以繞圓心旋轉(zhuǎn)而保持和圓心及圓環(huán)的良好接觸。在圓環(huán)的直徑接觸。在圓環(huán)的直徑MNMN一側(cè)分布有按圖示規(guī)律變化的均勻磁場。除一側(cè)分布有按圖示規(guī)律變化的均勻磁場。除三個小燈泡的電阻外，其

8、余電阻均不計。三個小燈泡的電阻外，其余電阻均不計。t=0t=0時刻使金屬棒從時刻使金屬棒從N N點開點開始以角速度始以角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)其轉(zhuǎn)動到順時針勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)其轉(zhuǎn)動到M M處時迫使其停止。求：處時迫使其停止。求：（1 1）金屬棒轉(zhuǎn)過）金屬棒轉(zhuǎn)過9090時小燈泡時小燈泡L L3 3的電功率；的電功率；（2 2）在）在0/0/和和/2/2/兩時段中小燈泡兩時段中小燈泡L L2 2消耗的電能消耗的電能之比。之比。t/2/3B0B0OB提醒提醒4：電源類型的轉(zhuǎn)換電源類型的轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)變化電路結(jié)構(gòu)變化重點分析電源和電重點分析電源和電路結(jié)構(gòu)，不必計算。路結(jié)構(gòu)，不必計算。電磁感應(yīng)中電磁感應(yīng)中的電路

9、問題的電路問題等效電源等效電源外電路：外電路：類型：動生還是感生？類型：動生還是感生？個數(shù)及連接方式個數(shù)及連接方式變化：類型、正負(fù)極、個數(shù)變化：類型、正負(fù)極、個數(shù)結(jié)構(gòu)及其變化結(jié)構(gòu)及其變化課時小結(jié)：課時小結(jié)：預(yù)備題：預(yù)備題：1.1.兩條彼此平行間距兩條彼此平行間距 l=0.5ml=0.5m 的光滑金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌的光滑金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌左端接阻值左端接阻值 R =2 R =2 的電阻，右端接阻值的電阻，右端接阻值 R RL L=4=4的小燈泡，如圖的小燈泡，如圖（a a）所示在導(dǎo)軌的）所示在導(dǎo)軌的 MNQ PMNQ P矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁

10、場， M PM P的長的長 d =2m , MNQPd =2m , MNQP區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度 B B 隨時間隨時間 t t 變化變化如圖（如圖（b b）所示垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿，金屬桿的電阻）所示垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿，金屬桿的電阻r=2r=2，兩，兩導(dǎo)軌電阻不計在導(dǎo)軌電阻不計在t=0t=0時，用水平恒力時，用水平恒力 F F 拉金屬桿，使金屬桿由靜拉金屬桿，使金屬桿由靜止開始從止開始從 GH GH 位置向右運動，當(dāng)金屬桿從位置向右運動，當(dāng)金屬桿從 GH GH 位置運動到位置運動到PQ PQ 位置位置的過程中，小燈泡的亮度一直沒有變化求：的過程中，小燈泡的亮度一直沒有

11、變化求： ( 1 ( 1 ）通過小燈泡）通過小燈泡的電流的電流 I . ( 2 I . ( 2 ）水平恒力）水平恒力 F F 的大小的大小 ( 3 ( 3 ）金屬桿的質(zhì)量）金屬桿的質(zhì)量 m .m .提醒：電源類型變化了！外電路結(jié)構(gòu)也變化了！提醒：電源類型變化了！外電路結(jié)構(gòu)也變化了！預(yù)備題：預(yù)備題：2.把總電阻為把總電阻為2R和和R的兩個粗細(xì)均勻的電阻絲焊的兩個粗細(xì)均勻的電阻絲焊成直徑分別為成直徑分別為2d和和d的兩個同心圓環(huán)，水平固定在絕的兩個同心圓環(huán)，水平固定在絕緣桌面上，在大小兩環(huán)之間的區(qū)域穿過一個豎直向下、緣桌面上，在大小兩環(huán)之間的區(qū)域穿過一個豎直向下、磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。一長度為的勻強磁場。一長度為2d、電阻等于、電阻等于R的粗細(xì)均勻的金屬棒的粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，與兩環(huán)保持良好放在圓環(huán)上，與兩環(huán)保持良好接觸，如圖所示。當(dāng)金屬棒以恒定的速度接觸，如圖所示。當(dāng)金屬棒以恒定