第五節(jié)法拉第電磁感應定律的應用(一)

第五節(jié)法拉第電磁感應定律(一)一.法拉第電機原理:應用導體棒在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應電動勢ROabB產(chǎn)生電動勢的導體相當于電源例1.長為L的導體在磁感強度為B的磁場中以導體某一端點b旋轉(zhuǎn),其角速度為ω,則電勢差又是多少？bω例1.長為L的導體在磁感強度為B的磁場中以導體某一端點旋轉(zhuǎn),其角速度為ω,ab間電勢差是多少？ab解:ab兩端電勢差等于導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢.導體的平均切割速率為:解:ab兩端電勢差等于導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢.導體的平均切割速率為:所以,感應電動勢為:另一種解法:abab解:導體的平均切割速率為:所以,感應電動勢為:另一種解法:θ扇形面積ΔSLd由法拉第電磁感應定律,感應電動勢:ab另一種解法:θ扇形面積ΔSLd由法拉第電磁感應定律,感應電動勢:二.電磁感應中的電路:產(chǎn)生感應電動勢的導體相當于電源用電器組成閉合電路電源內(nèi)部:負到正(低電勢到高電勢)電流方向外電路:正到負(高電勢到低電勢)R1R2ABv例2.如圖,在B=0.5T的勻強中,讓長0.2m的導線在金屬框上以5m/s的速度向右勻速滑動.R1=2Ω,R2=1Ω,其它導線上的電阻不計.求:流經(jīng)電阻R1、R2的電流.解:R1R2AB等效電路為:感應電動勢為:E=BLv=0.5×0.2×5=0.5(v)AB上的電阻不計,即,內(nèi)阻r=0由閉合電路的歐姆定律:R1上的電流:R2上的電流:R1R2AB感應電動勢為:E=BLv=0.5×0.2×5=0.5(v)AB上的電阻不計,即,內(nèi)阻r=0由閉合電路的歐姆定律:R1上的電流:R2上的電流:Rdcabv例3.如圖,電阻Rab=0.1Ω的導體ab沿光滑導線框向右勻速運動,線框中接有電阻R=0.4Ω.線框放在B=0.1T的勻強磁場中,磁場方向垂直于線框平面.導體ab長度L=0.4m,運動的速度v=5m/s,線框的電阻不計.求:(1)導體ab所受的安培力F及使導體向右勻速運動所需的力F′(2)力F′做功的功率解:等效電路為:Rabcd(1)導體ab所受安培力:F=BIL=0.1×0.4×0.4=0.016(N)安培力方向向左(阻礙相對運動)使物體勻速向右運動的外力:F′=0.016N(2)力F′的功率:P′=F′v=0.016×5=0.08(W)Rdcabv例3.如圖,電阻Rab=0.1Ω的導體ab沿光滑導線框向右勻速運動,線框中接有電阻R=0.4Ω.線框放在B=0.1T的勻強磁場中,磁場方向垂直于線框平面.導體ab長度L=0.4m,運動的速度v=5m/s,線框的電阻不計.求:(3)電源的功率(感應電動勢的功率)(4)電源內(nèi)部的功率、電阻上的功率解:等效電路為:Rabcd(3)電源的功率:P=IE=0.4×0.2=0.08(W)(4)電源內(nèi)部消耗的功率:P1=I2r=0.42×0.1=0.016(W)電阻R上消耗的功率:P2=I2R=0.42×0.4=0.064(W)αLBab例3.U形導線框架寬L=1米,與水平面成α=30°角傾斜放置在勻強磁場中,磁感應強度B=0.2T,垂直框面向上,在框架上垂直放一根質(zhì)量為m=0.2kg、有效電阻為R=0.1Ω的導體棒ab,從靜止起沿框架無摩擦下滑,設(shè)框架電阻不計,框邊足夠長.求：（1）ab

的最大速度Vm（2）達到Vm時，ab棒上的電功率αLBab例2.U形導線框架寬L=1米,與水平面成α=30°角傾斜放置在勻強磁場中,磁感應強度B=0.2T,B=0.2T,垂直框面向上,在框架上垂直放一根質(zhì)量為m=0.2kg、有效電阻為R=0.1Ω的導體棒ab,從靜止起沿框架無摩擦下滑,設(shè)框架電阻不計,框邊足夠長.求：（1）ab

的最大速度Vm（2）達到Vm時，ab棒上的電功率解:ab棒切割磁感線,產(chǎn)生感應電流,由右手定則知電流方向在ab棒上為b到aαLBab知:L=1m,α=30°,B=0.2T,m=0.2kg,R=0.1Ω求:(1)ab的最大速度Vm(2)達到Vm時，ab棒上的電功率解:(1)ab棒切割磁感線,產(chǎn)生感應電流,由右手定則知電流方向在ab棒上為b到aG1G2mgNF安導體ab受力:重力mg,支持力N,安培力F安將重力分解為:G1、G2由F合=ma,得:知:L=1m,α=30°,B=0.2T,m=0.2kg,R=0.1Ω求:(1)ab的最大速度Vm(2)達到Vm時，ab棒上的電功率解:(1)ab棒切割磁感線,產(chǎn)生感應電流,由右手定則知電流方向在ab棒上為b到aG1G2mgNF安導體ab受力:重力mg,支持力N,安培力F安將重力分解為:G1、G2由F合=ma,得:mgsinα-F安=ma解:(1)ab棒切割磁感線,產(chǎn)生感應電流,由右手定則知電流方向在ab棒上為b到aG1G2mgNF安導體ab受力:重力mg,支持力N,安培力F安將重力分解為:G1、G2由F合=ma,得:mgsinα-F安=maG1G2mgNF安導體ab受力:重力mg,支持力N,安培力F安將重力分解為:G1、G2由F合=ma,得:mgsinα-F安=ma速度v越大,加速度a越小,加速度a為零時,物體勻速運動,速度v達到最大.G1G2mgNF安由F合=ma,得:mgsinα-F安=ma速度v越大,加速度a越小,加速度a為零時,物體勻速運動,速度v達到最大.所以,最大速度為:G1G2mgNF安速度v越大,加速度a越小,加速度a為零時,物體勻速運動,速度v達到最大.所以,最大速度為:速度v越大,加速度a越小,加速度a為零時,物體勻速運動,速度v達到最大.所以,最大速度為: