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)用現(xiàn)在是1頁\一共有39頁\編輯于星期日復(fù)習：感應(yīng)電動勢的計算1.大?。骸骄袘?yīng)電動勢特例：切割磁感線當v與Ｂ不垂直時：2.方向：楞次定律（v⊥Ｌ，B⊥Ｌ,v與B夾θ角）(B、v、L兩兩垂直)……瞬時感應(yīng)電動勢方向：右手定則現(xiàn)在是2頁\一共有39頁\編輯于星期日一.電路和圖像問題現(xiàn)在是3頁\一共有39頁\編輯于星期日

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

＝Blv/4

現(xiàn)在是4頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖所示，以同樣大小的速度沿四個不同方向移出線框的過程中，a、b兩點間電勢差絕對值最大的是()BBlv/43Blv/4Blv/4Blv/4現(xiàn)在是5頁\一共有39頁\編輯于星期日勻強磁場B=0.2T，L=2m，正方形金屬框邊長l=1m，電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，研究金屬框穿過磁場區(qū)的過程：（1）畫I感-t圖線(設(shè)I沿abcd為正）（2）畫出ab兩端電壓U-t圖線現(xiàn)在是6頁\一共有39頁\編輯于星期日2341勻強磁場B=0.2T，L=2m，正方形金屬框邊長l=1m，電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，研究金屬框穿過磁場區(qū)的過程：（1）畫I感-t圖線(設(shè)I沿abcd為正）（2）畫出ab兩端電壓U-t圖線現(xiàn)在是7頁\一共有39頁\編輯于星期日例矩形線框abcd,勻速通過B1，B2兩個勻強磁場，已知B1>B2，能正確表示線框中感應(yīng)電動勢與運動時間t的圖像是下列哪一幅()ABCDD現(xiàn)在是8頁\一共有39頁\編輯于星期日

例用同樣材料和規(guī)格的導線做成的圓環(huán)a和b，它們的半徑之比ra：rb＝2：1，連接兩圓環(huán)部分的兩根直導線的電阻不計，均勻變化的磁場具有理想的邊界如圖所示，磁感應(yīng)強度以恒定的變化率變化.那么當a環(huán)置于磁場中與b環(huán)置于磁場中兩種情況下，A、B兩點電勢差之比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現(xiàn)在是9頁\一共有39頁\編輯于星期日導棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的動生電動勢例

如圖，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外，長L的金屬棒oa以o為軸在該平面內(nèi)以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動．求金屬棒中的感應(yīng)電動勢E．或直接由法拉第電磁感應(yīng)定律求解，如何求？現(xiàn)在是10頁\一共有39頁\編輯于星期日例ab棒長為l，O點距a為l/3,在勻強磁場B中繞O以ω勻速轉(zhuǎn)動。比較a、b的電勢高低。ωaboE1E2v1v2現(xiàn)在是11頁\一共有39頁\編輯于星期日例粗細均勻的金屬環(huán)的電阻為R，可轉(zhuǎn)動的金屬桿OA的電阻為R/4，桿長為L，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O及環(huán)連接，桿OA在垂直于環(huán)面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動，如圖所示，求通過棒OA中電流的變化范圍。RAD:0→R/4R總:3R/4→RI:現(xiàn)在是12頁\一共有39頁\編輯于星期日例把總電阻為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度為B的勻強磁場中，如圖所示，一長度為2a，電阻為r/2的粗細均勻的金屬桿ab放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的電接觸。當金屬桿以恒定的速度v向左移動，經(jīng)過環(huán)心O時，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現(xiàn)在是13頁\一共有39頁\編輯于星期日想一想：當ab棒經(jīng)過虛線位置時,流過金屬環(huán)的電流為多少?現(xiàn)在是14頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖,R為電阻器,其余部分電阻不計,C為電容器,I1、I2表示兩支路的電流，則ab棒（）A.勻速滑動時,I1=0，I2=0B.勻速滑動時,I1≠0，I2≠0C.加速滑動時,I1=0，I2=0D.加速滑動時,I1≠0，I2≠0D含容分析現(xiàn)在是15頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖所示，在兩根水平平行的導軌間接有一個電阻和一個電容器，勻強磁場的方向垂直導軌平面，在導軌上挎擱一根金屬棒。當金屬棒向右做減速運動時，則電容器的帶電量________（填“增大”、“減小”或“不變”）；流過電阻的電流方向________（填“向左”或“向右”）減小向左現(xiàn)在是16頁\一共有39頁\編輯于星期日二.動力學和能量問題現(xiàn)在是17頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖，水平光滑導軌寬為l，處于豎直向下的勻強磁場B中，一電阻為r的棒ab，在水平向右的恒力F作用下由靜止開始運動.問(1)：ab將如何運動？問(2)：ab的最大速度是多少？這時ab兩端的電壓為多少？（一）單桿問題--水平導軌(1)ab棒做a↓的加速運動(2)當a=0,F安=F時，ab達到最大速度vm

（vm稱為收尾速度）F安現(xiàn)在是18頁\一共有39頁\編輯于星期日問(3)：ab速度v1(v1<vm)時，總電功率為多少？安培力的功率為多少？外力的功率為多少？整個過程能量如何轉(zhuǎn)化？1）當F＞F安時，導體加速運動F做功一部分轉(zhuǎn)化為動能，一部分變?yōu)殡娔蹻做功全變?yōu)殡娔?）當F=F安時，導體勻速運動P外＞P安=P電P外=P安=P電現(xiàn)在是19頁\一共有39頁\編輯于星期日可見:電磁感應(yīng)過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）現(xiàn)在是20頁\一共有39頁\編輯于星期日問(4)：若外力撤去，ab又如何運動？能量如何轉(zhuǎn)化？ab棒做a↓的減速運動，直至v=0動能→電能（→內(nèi)能）現(xiàn)在是21頁\一共有39頁\編輯于星期日例若將導軌變?yōu)樨Q直，則將ab從靜止釋放，ab能達最大速度為多少？能量如何轉(zhuǎn)化？Raba↓的加速運動當a=0,F=mg時，ab達到最大速度vm

（一）單桿問題--豎直導軌現(xiàn)在是22頁\一共有39頁\編輯于星期日RabK想一想：當ab棒由靜止釋放一段時間后，突然接通電鍵K，ab棒將做什么運動。1）a↓的加速運動，直至a=0，速度達最大，之后勻速2）勻速運動3）a↓的減速運動，直至a=0，速度達最小，之后勻速最終的穩(wěn)定速度：可能：現(xiàn)在是23頁\一共有39頁\編輯于星期日（1）mg>F安時，做a↓的加速運動重力勢能→動能和電能(電能→內(nèi)能)（2）mg=F安時，做勻速運動

重力勢能→電能（→內(nèi)能）從功是能量轉(zhuǎn)化的量度去思考：①重力勢能為何減??？②動能為何增加，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,下落過程中，能量如何轉(zhuǎn)化？現(xiàn)在是24頁\一共有39頁\編輯于星期日重力做功彈簧彈力做功摩擦力做功電場力做功復(fù)習：功和能的關(guān)系→重力勢能變化→彈性勢能變化WG=-△EPWN=-△EP→內(nèi)能變化→電勢能變化We=-△EP合外力做功→動能變化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）現(xiàn)在是25頁\一共有39頁\編輯于星期日小結(jié)：①重力做功→重力勢能減少②合外力（重力和安培力）做功→動能增加③安培力做負功→電能增加④電流(電場力)做功→電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化現(xiàn)在是26頁\一共有39頁\編輯于星期日例ab棒由靜止下落h的過程中（）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能CDRab現(xiàn)在是27頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖，豎直放置的光滑導線框，寬為l，框上接有定值電阻R，質(zhì)量為m的導體棒與框接觸良好，導線框和ab的電阻都不計；磁場的磁感應(yīng)強度為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后開始勻速運動，試求這一過程中安培力對棒所做的功、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ab,使ab由靜止起向上運動,求ab的最大速度。現(xiàn)在是28頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖，磁場B垂直于導軌向上，導軌寬度l，傾角α，電阻可忽略不計，導體棒ab質(zhì)量m，電阻R，跨放在U形框架上，并能無摩擦的滑動，求：（1）導體下滑的最大速度vm。（2）在最大速度vm時，ab上釋放出來的電功率Pm300BmgF安NabB300（一）單桿問題—傾斜導軌若ab棒與導軌間的摩擦因數(shù)為μ呢？現(xiàn)在是29頁\一共有39頁\編輯于星期日ab做a↓的加速運動，當a=0時速度達最大mgsinθ–μmgcosθ-=0若ab棒與導軌間的摩擦因數(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現(xiàn)在是30頁\一共有39頁\編輯于星期日方法小結(jié)：1、電路問題：畫出等效電路圖，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導體相當于電源，其電阻為內(nèi)阻。2、受力分析：必要時畫出相應(yīng)的平面圖。受力平衡時，速度最大。3、能量問題：安培力做負功，其它能轉(zhuǎn)化為電能。

P安（=F安V）=P電（=EI）現(xiàn)在是31頁\一共有39頁\編輯于星期日如圖，長度足夠的平行導軌傾角θ=37°，電阻不計，間距L=0.3m，勻強磁場垂直于導軌平面，磁感強度B=1T，導軌兩端各接一只阻值R0=2Ω的電阻，金屬棒ab跨在導軌上，質(zhì)量m=1kg，電阻r=2Ω，棒與導軌間的摩擦因數(shù)μ=0.5，金屬棒以平行于導軌向上的初速度v0=10m/s上滑且始終保持與導軌垂直，在金屬棒上滑到最高點的過程中，通過導軌上端電阻的電量Δq=0.1C，試求（1）金屬棒上滑的距離（2）有多少機械能轉(zhuǎn)化為電能（3）在每個R0上產(chǎn)生的焦耳熱現(xiàn)在是32頁\一共有39頁\編輯于星期日E電=30J=5J(1)(2)(3)機械能摩擦生熱電能現(xiàn)在是33頁\一共有39頁\編輯于星期日例如圖，矩形線框A在豎直平面由靜止下落。線框的下邊進入磁場而上邊未進入磁場的過程中，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).閉合線框的運動ABC線框全部進入磁場中，做什么運動？一定為a=g的勻加速運動(不是自由落體）線框離開磁場時呢？現(xiàn)在是34頁\一共有39頁\編輯于星期日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對稱，金屬環(huán)下落過程始終加速，且下落中線環(huán)始終保持水平，則aa,ab,ac三者關(guān)系？現(xiàn)在是35頁\一共有39頁\編輯于星期日WG+W安=△Ekmg.2h-Q=0例若線框的寬度與磁場的寬度都為h,線框恰好以速度v勻速通過磁場，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱是（）A．mghB.2mgh

C.mgh+mv2D.2mgh+mv2B現(xiàn)在是36頁\一共有39頁\編輯于星期日例