法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用

法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用當(dāng)前1頁(yè)，總共39頁(yè)。復(fù)習(xí)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1.大小：……平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)特例：切割磁感線當(dāng)v與Ｂ不垂直時(shí)：2.方向：楞次定律（v⊥Ｌ，B⊥Ｌ,v與B夾θ角）(B、v、L兩兩垂直)……瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向：右手定則當(dāng)前2頁(yè)，總共39頁(yè)。一.電路和圖像問(wèn)題當(dāng)前3頁(yè)，總共39頁(yè)。

例將均勻電阻絲做成的邊長(zhǎng)為l的正方形線圈abcd從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右勻速拉出過(guò)程中，正方形各邊的電壓分別是多大？ab邊上有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blvab邊相當(dāng)于電源，另3邊相當(dāng)于外電路。Uba=E－Ir＝3Blv/4Ubc=Ucd=Uda=Ir

＝Blv/4

當(dāng)前4頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖所示，以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向移出線框的過(guò)程中，a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是()BBlv/43Blv/4Blv/4Blv/4當(dāng)前5頁(yè)，總共39頁(yè)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.2T，L=2m，正方形金屬框邊長(zhǎng)l=1m，電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，研究金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程：（1）畫(huà)I感-t圖線(設(shè)I沿abcd為正）（2）畫(huà)出ab兩端電壓U-t圖線當(dāng)前6頁(yè)，總共39頁(yè)。2341勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.2T，L=2m，正方形金屬框邊長(zhǎng)l=1m，電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，研究金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程：（1）畫(huà)I感-t圖線(設(shè)I沿abcd為正）（2）畫(huà)出ab兩端電壓U-t圖線當(dāng)前7頁(yè)，總共39頁(yè)。例矩形線框abcd,勻速通過(guò)B1，B2兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知B1>B2，能正確表示線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的圖像是下列哪一幅()ABCDD當(dāng)前8頁(yè)，總共39頁(yè)。

例用同樣材料和規(guī)格的導(dǎo)線做成的圓環(huán)a和b，它們的半徑之比ra：rb＝2：1，連接兩圓環(huán)部分的兩根直導(dǎo)線的電阻不計(jì)，均勻變化的磁場(chǎng)具有理想的邊界如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度以恒定的變化率變化.那么當(dāng)a環(huán)置于磁場(chǎng)中與b環(huán)置于磁場(chǎng)中兩種情況下，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差之比U1/U2為

.BABA解:

設(shè)小圓電阻為R,則大圓電阻為2R,

小圓面積為S,大圓面積為4S.E12RRBAE22RRBAU1=E1/3U2=2E2/3U1:U2=E1:2E2=4S:2S=2:12：1E1:E2=4:1當(dāng)前9頁(yè)，總共39頁(yè)。導(dǎo)棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)例

如圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，長(zhǎng)L的金屬棒oa以o為軸在該平面內(nèi)以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．求金屬棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E．或直接由法拉第電磁感應(yīng)定律求解，如何求？當(dāng)前10頁(yè)，總共39頁(yè)。例ab棒長(zhǎng)為l，O點(diǎn)距a為l/3,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞O以ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。比較a、b的電勢(shì)高低。ωaboE1E2v1v2當(dāng)前11頁(yè)，總共39頁(yè)。例粗細(xì)均勻的金屬環(huán)的電阻為R，可轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿OA的電阻為R/4，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，A端與環(huán)面接觸，一阻值為R/2的定值電阻分別與桿端點(diǎn)O及環(huán)連接，桿OA在垂直于環(huán)面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，求通過(guò)棒OA中電流的變化范圍。RAD:0→R/4R總:3R/4→RI:當(dāng)前12頁(yè)，總共39頁(yè)。例把總電阻為r的均勻電阻絲做成一半徑為a的閉合圓環(huán)，置于水平向下的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，一長(zhǎng)度為2a，電阻為r/2的粗細(xì)均勻的金屬桿ab放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的電接觸。當(dāng)金屬桿以恒定的速度v向左移動(dòng)，經(jīng)過(guò)環(huán)心O時(shí)，求：（1）桿上感應(yīng)電流的大小和方向，桿兩端的電壓Uab。（2）在環(huán)上和桿上消耗的總功率。1）8Bav/3r2Bav/32）16B2a2v2/3r當(dāng)前13頁(yè)，總共39頁(yè)。想一想：當(dāng)ab棒經(jīng)過(guò)虛線位置時(shí),流過(guò)金屬環(huán)的電流為多少?當(dāng)前14頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖,R為電阻器,其余部分電阻不計(jì),C為電容器,I1、I2表示兩支路的電流，則ab棒（）A.勻速滑動(dòng)時(shí),I1=0，I2=0B.勻速滑動(dòng)時(shí),I1≠0，I2≠0C.加速滑動(dòng)時(shí),I1=0，I2=0D.加速滑動(dòng)時(shí),I1≠0，I2≠0D含容分析當(dāng)前15頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖所示，在兩根水平平行的導(dǎo)軌間接有一個(gè)電阻和一個(gè)電容器，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面，在導(dǎo)軌上挎擱一根金屬棒。當(dāng)金屬棒向右做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則電容器的帶電量________（填“增大”、“減小”或“不變”）；流過(guò)電阻的電流方向________（填“向左”或“向右”）減小向左當(dāng)前16頁(yè)，總共39頁(yè)。二.動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題當(dāng)前17頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖，水平光滑導(dǎo)軌寬為l，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，一電阻為r的棒ab，在水平向右的恒力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).問(wèn)(1)：ab將如何運(yùn)動(dòng)？問(wèn)(2)：ab的最大速度是多少？這時(shí)ab兩端的電壓為多少？（一）單桿問(wèn)題--水平導(dǎo)軌(1)ab棒做a↓的加速運(yùn)動(dòng)(2)當(dāng)a=0,F安=F時(shí)，ab達(dá)到最大速度vm

（vm稱為收尾速度）F安當(dāng)前18頁(yè)，總共39頁(yè)。問(wèn)(3)：ab速度v1(v1<vm)時(shí)，總電功率為多少？安培力的功率為多少？外力的功率為多少？整個(gè)過(guò)程能量如何轉(zhuǎn)化？1）當(dāng)F＞F安時(shí)，導(dǎo)體加速運(yùn)動(dòng)F做功一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分變?yōu)殡娔蹻做功全變?yōu)殡娔?）當(dāng)F=F安時(shí)，導(dǎo)體勻速運(yùn)動(dòng)P外＞P安=P電P外=P安=P電當(dāng)前19頁(yè)，總共39頁(yè)。可見(jiàn):電磁感應(yīng)過(guò)程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化,而且克服安培力做多少功,就有多少電能產(chǎn)生.W安=-W電若為純電阻電路：W安=-Q

（或W克安=Q）當(dāng)前20頁(yè)，總共39頁(yè)。問(wèn)(4)：若外力撤去，ab又如何運(yùn)動(dòng)？能量如何轉(zhuǎn)化？ab棒做a↓的減速運(yùn)動(dòng)，直至v=0動(dòng)能→電能（→內(nèi)能）當(dāng)前21頁(yè)，總共39頁(yè)。例若將導(dǎo)軌變?yōu)樨Q直，則將ab從靜止釋放，ab能達(dá)最大速度為多少？能量如何轉(zhuǎn)化？Raba↓的加速運(yùn)動(dòng)當(dāng)a=0,F=mg時(shí)，ab達(dá)到最大速度vm

（一）單桿問(wèn)題--豎直導(dǎo)軌當(dāng)前22頁(yè)，總共39頁(yè)。RabK想一想：當(dāng)ab棒由靜止釋放一段時(shí)間后，突然接通電鍵K，ab棒將做什么運(yùn)動(dòng)。1）a↓的加速運(yùn)動(dòng)，直至a=0，速度達(dá)最大，之后勻速2）勻速運(yùn)動(dòng)3）a↓的減速運(yùn)動(dòng)，直至a=0，速度達(dá)最小，之后勻速最終的穩(wěn)定速度：可能：當(dāng)前23頁(yè)，總共39頁(yè)。（1）mg>F安時(shí)，做a↓的加速運(yùn)動(dòng)重力勢(shì)能→動(dòng)能和電能(電能→內(nèi)能)（2）mg=F安時(shí)，做勻速運(yùn)動(dòng)

重力勢(shì)能→電能（→內(nèi)能）從功是能量轉(zhuǎn)化的量度去思考：①重力勢(shì)能為何減??？②動(dòng)能為何增加，為何不變？③電能為何增加？④內(nèi)能為何增加?Rabab從靜止釋放,下落過(guò)程中，能量如何轉(zhuǎn)化？當(dāng)前24頁(yè)，總共39頁(yè)。重力做功彈簧彈力做功摩擦力做功電場(chǎng)力做功復(fù)習(xí)：功和能的關(guān)系→重力勢(shì)能變化→彈性勢(shì)能變化WG=-△EPWN=-△EP→內(nèi)能變化→電勢(shì)能變化We=-△EP合外力做功→動(dòng)能變化ΣW=△EK|Wf+Wf‘|=|-fSr|=Q摩（電路中：電流做功→電能變化純電阻W電=Q焦）當(dāng)前25頁(yè)，總共39頁(yè)。小結(jié)：①重力做功→重力勢(shì)能減少②合外力（重力和安培力）做功→動(dòng)能增加③安培力做負(fù)功→電能增加④電流(電場(chǎng)力)做功→電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化當(dāng)前26頁(yè)，總共39頁(yè)。例ab棒由靜止下落h的過(guò)程中（）A.合外力的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和B.減小的重力勢(shì)能等于回路中產(chǎn)生的電能C.克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D.重棒力與安培力的合力做功等于棒獲得的動(dòng)能CDRab當(dāng)前27頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖，豎直放置的光滑導(dǎo)線框，寬為l，框上接有定值電阻R，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與框接觸良好，導(dǎo)線框和ab的電阻都不計(jì)；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；①ab棒由靜止起自由下落,求ab的最大速度；②棒自由下落h后開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，試求這一過(guò)程中安培力對(duì)棒所做的功、電流所做的功以及回路中產(chǎn)生的焦耳熱；③若用恒力F豎直向上拉動(dòng)ab,使ab由靜止起向上運(yùn)動(dòng),求ab的最大速度。當(dāng)前28頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖，磁場(chǎng)B垂直于導(dǎo)軌向上，導(dǎo)軌寬度l，傾角α，電阻可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m，電阻R，跨放在U形框架上，并能無(wú)摩擦的滑動(dòng)，求：（1）導(dǎo)體下滑的最大速度vm。（2）在最大速度vm時(shí)，ab上釋放出來(lái)的電功率Pm300BmgF安NabB300（一）單桿問(wèn)題—傾斜導(dǎo)軌若ab棒與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)為μ呢？當(dāng)前29頁(yè)，總共39頁(yè)。ab做a↓的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a=0時(shí)速度達(dá)最大mgsinθ–μmgcosθ-=0若ab棒與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)為μ呢？300BmgF安Nf①求ab棒的最大速度.②在ab棒以最大速度勻速下滑的過(guò)程中（）A．作用于ab棒上的合力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和B．作用于ab棒上的合力所做的功為0C．摩擦力與安培力的合力做功的和為0D．重力與摩擦力的合力做功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱BD當(dāng)前30頁(yè)，總共39頁(yè)。方法小結(jié)：1、電路問(wèn)題：畫(huà)出等效電路圖，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電阻為內(nèi)阻。2、受力分析：必要時(shí)畫(huà)出相應(yīng)的平面圖。受力平衡時(shí)，速度最大。3、能量問(wèn)題：安培力做負(fù)功，其它能轉(zhuǎn)化為電能。

P安（=F安V）=P電（=EI）當(dāng)前31頁(yè)，總共39頁(yè)。如圖，長(zhǎng)度足夠的平行導(dǎo)軌傾角θ=37°，電阻不計(jì)，間距L=0.3m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感強(qiáng)度B=1T，導(dǎo)軌兩端各接一只阻值R0=2Ω的電阻，金屬棒ab跨在導(dǎo)軌上，質(zhì)量m=1kg，電阻r=2Ω，棒與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)μ=0.5，金屬棒以平行于導(dǎo)軌向上的初速度v0=10m/s上滑且始終保持與導(dǎo)軌垂直，在金屬棒上滑到最高點(diǎn)的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)軌上端電阻的電量Δq=0.1C，試求（1）金屬棒上滑的距離（2）有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能（3）在每個(gè)R0上產(chǎn)生的焦耳熱當(dāng)前32頁(yè)，總共39頁(yè)。E電=30J=5J(1)(2)(3)機(jī)械能摩擦生熱電能當(dāng)前33頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖，矩形線框A在豎直平面由靜止下落。線框的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)而上邊未進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框A可能（）A．勻速下落B．變加速下落C．變減速下落D．勻加速下落GF安GF安G(二).閉合線框的運(yùn)動(dòng)ABC線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)中，做什么運(yùn)動(dòng)？一定為a=g的勻加速運(yùn)動(dòng)(不是自由落體）線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)呢？當(dāng)前34頁(yè)，總共39頁(yè)。aaabac<g<g=gab<aa<acaa,ab關(guān)系？例金屬環(huán)從某高處沿螺線管的軸線落下，c為管內(nèi)中心，a、b在其兩端關(guān)于c對(duì)稱，金屬環(huán)下落過(guò)程始終加速，且下落中線環(huán)始終保持水平，則aa,ab,ac三者關(guān)系？當(dāng)前35頁(yè)，總共39頁(yè)。WG+W安=△Ekmg.2h-Q=0例若線框的寬度與磁場(chǎng)的寬度都為h,線框恰好以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱是（）A．mghB.2mgh

C.mgh+mv2D.2mgh+mv2B當(dāng)前36頁(yè)，總共39頁(yè)。例如圖，用同樣的