《法拉第電磁感應定律》課件15.ppt

1、第五節(jié),電磁感應規(guī)律的應用,知識點1 法拉第電機,1法拉第發(fā)電機的原理圖：如圖 151 所示，在 OA 間,接上負載，就可以進行正常工作,圖 151,2電機工作時電動勢的大?。篲.,注意：只適用于導體旋轉的方向垂直于磁場方向，且 L 為,有效長度,3電勢高低的判斷方法：由楞次定律，電荷由 AO 聚集，,OA 相當于電源，因此 O 點電勢高,知識點2 電磁感應中的能量轉化,1能量轉化：電磁感應現象中，外力克服安培力做功轉化 成電能；電能通過電流做功，轉化成其他形式的能 2能量守恒：外力克服安培力做的功與產生的電能相等,知識點3 導體在磁場中做旋轉運動產生的感應電動勢的計算 1電動勢計算式：在勻速

2、轉動時，電動勢等于平均值，于,2適用條件：只在勻強磁場中導體作切割磁感線運動時產,生的電動勢,ENBS,3可以利用公式_計算閉合線圈在磁場中繞 某個軸旋轉運動產生的感應電動勢,【例題】如圖 152 所示，在磁感應強度為 B 的勻強磁 場中，有半徑為 r 的光滑半圓形導體框架，OC 為一能繞 O 在 框架上滑動的導體棒，OC 之間連一個電阻 R，導體框架與導體 電阻均不計，若要使 OC 能以角速度勻速轉動，則外力做功的,功率是(,),圖 152,AB22r4/R BB22r4/(2R) CB22r4/(4R) DB22r4/(8R),答案：C,1如圖 153 所示，ab 為一金屬桿，它處在垂直于

3、紙 面向里的勻強磁場中，可繞 a 點在紙面內轉動；S 為以 a 為圓 心位于紙面內的金屬圓環(huán)；在桿轉動過程中，桿的 b 端與金屬 環(huán)保持良好接觸；A 為電流表，其一端與金屬環(huán)相連，一端與a 點良好接觸當桿沿順時針方向轉動時，某時刻 ab 桿的位置如,圖，則此時刻(,),圖 153,A有電流通過電流表，方向由 cd；作用于 ab 的安培力,向右,B有電流通過電流表，方向由 cd；作用于 ab 的安培力,向左,C有電流通過電流表，方向由 dc；作用于 ab 的安培力,向右,D無電流通過電流表，作用于 ab 的安培力為零,解析：當導體桿ab 順時針方向轉動時，切割磁感線，由法 拉第電磁感應定律知產生

4、感應電動勢，由右手定則可知將產生 由a 到 b 的感應電流，安培表的d 端與 a 端相連，c 端與 b 端 相連，則通過安培表的電流是由 c 到 d，而導體桿在磁場中會 受到磁場力的作用，由左手定則可判斷出磁場力的方向為水平 向右，阻礙導體桿的運動，所以 A 正確,答案:A,知識點4 電路中各點電勢高低的比較,當導體作切割磁感線運動時會產生感應電動勢，在導體內 部各點的電勢高低的判斷，可以根據電源內部電流從低電勢向 高電勢流動確定,(1)利用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢；,(2)利用閉合電路歐姆定律和電路的串并聯(lián)知識計算電路,中各部分的電壓；,(3)利用電勢的有關知識判斷電路中各點電勢的高

5、低,【例題】如圖 154 所示，有一夾角為的金屬角架，角 架所圍區(qū)域內存在勻強磁場，磁場的磁感應強度為 B，方向與 角架所在平面垂直，一段直導線 ab，從角頂 c 貼著角架以速度 v 向右勻速運動，求：,圖 154,(1)t 時刻角架的瞬時感應電動勢,(2)t 時間內角架的平均感應電動勢是多少？,解析：導線ab 從頂點c 向右勻速運動，切割磁感線的有效 長度de 隨時間變化，設經時間t，ab 運動到de 的位置，則 decetan vttan (1)t 時刻的瞬時感應電動勢為：EBLvBv2ttan (2)t 時間內平均感應電動勢為：,答案：見解析,2如圖 155 所示，有一勻強磁場 B1.0

6、10,3,T，在,垂直磁場的平面內，有一金屬棒 AO，繞平行于磁場的 O 軸順 時針轉動，已知棒長 L0.20 m，角速度20 rad/s，求： (1)O、A 哪一點電勢高？ (2)棒產生的感應電動勢有多大？ 答案：(1)A (2)E4104 V 圖 155,(1)正確使用電功率的公式_;,知識點5 利用電功率、電功及歐姆定律解答電路中有關能 量問題 利用電功率、電功、能量守恒定律可計算電磁感應現象中 的能量問題,(2)利用能量守恒定律正確處理電磁感應現象中的能量轉 化問題,【例題】如圖 156 所示，在 B0.5 T 的勻強磁場中， 垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為 h0.1 m 的平行金

7、屬導 軌 MN 和 PQ，導軌的電阻不計，在兩根導軌的端點 N、Q 之間 連接一個 R0.3 的電阻導軌上跨放著一根長為 L0.2 m， 每米長的電阻為 r0 2.0 的金屬棒 ab，金屬棒與導軌垂直放 置，交點為 c、d，當金屬棒以速度 v4.0 m/s 向左勻速運動時， 試求： (1)電阻 R 中的電流大小,(2)Ucd 和 Uab.,圖 156,解析：(1)cd 段導線切割磁感線產生的感應電動勢為,0.120.5(0.20.1)4.00.32 V.,答案：見解析,3如圖 157 甲所示，直角坐標系 Oxy 的 1、3 象限內 有勻強磁場，第 1 象限內的磁感應強度大小為 2B，第 3 象

8、限內 的磁感應強度大小為 B，磁感應強度的方向均垂直于紙面向里 現將半徑為l，圓心角為 90的扇形導線框OPQ 以角速度繞O 點在紙面內沿逆時針勻速轉動，導線框回路電阻為 R.,圖 157,(1)求導線框中感應電流最大值 (2)在圖乙中畫出導線框勻速轉動一周的時間內感應電流 I 隨時間 t 變化的圖象(規(guī)定與圖甲中線框的位置相對應的時刻 為 t0) (3)求線框勻速轉動一周產生的熱量,由閉合電路歐姆定律得，回路電流為I1,E1 R,解：(1)線框從圖甲位置開始(t0)進出第 1 象限的過程中，,故感應電流最大值為Im,聯(lián)立以上各式解得I1,Bl2 R,同理可求得線框進出第 3 象限的過程中，回

9、路電流大小為,I2,Bl2 2R,Bl2 R,.,(2)It 圖象如圖2 所示： 圖 2,公式E,題型1, T,的理解,【例題】一電阻為 R 的金屬圓環(huán)，放在勻強磁場中，磁場 與圓環(huán)所在平面垂直，如圖 158 甲所示已知通過圓環(huán)的 磁通量隨時間 t 的變化關系如圖乙所示，圖中的最大磁通量0 和變化周期 T 都是已知量，求： (1)在 t0 到 tT/4 的時間內，通過金屬圓環(huán)某橫截面的電 荷量 q. (2)在 t0 到 t2 T 的時間內，金屬環(huán)所產生的電熱 Q.,圖 158,規(guī)律總結：可以利用磁通量與時間的關系通過求圖線的斜 率得到感應電動勢，再利用電動勢就能求出某段時間內的電量 和金屬環(huán)中

10、產生的焦耳熱.,答案：見解析,1如圖 159 所示，半徑為 r 的金屬環(huán)，繞通過某直徑 的軸 OO以角速度轉動，勻強磁場的磁感應強度為 B.從金屬 環(huán)的平面與磁場方向重合開始計時，則在轉過 30的過程中，環(huán) 中產生的感應電動勢的平均值是多大？,圖 159,2如圖 1510 所示，固定在勻強磁場中的正方形導線 框 abcd，各邊長為 L，其中 ab 邊是一段電阻為 R 的均勻電阻絲， 其余三邊均為電阻可忽略的銅導線，磁場的磁感應強度為 B 方 向垂直紙面向里現有一與 ab 段的材料、粗細、長度都相同的 電阻絲 PQ 架在導線框上，以恒定速度 v 從 ad 滑向 bc.當 PQ 滑 過 L/3 的

11、距離時，通過 aP 段電阻絲的電流強度是多大？方向如 何？,圖 1510,題型2,公式E, T,的應用,【例題】如圖 1511 所示，質量為 m、邊長為 L 的正方 形線框，在有界勻強磁場上方 h 高處由靜止開始自由下落，線 框的總電阻為 R，磁感應強度為 B 的勻強磁場寬度為 2L.線框下 落過程中，ab 邊始終與磁場邊界平行且處于水平方向已知 ab 邊剛穿出磁場時線框恰好做勻速運動，求： (1)cd 邊剛進入磁場時的速度 (2)線框穿過磁場的過程中產生的焦耳熱,圖 1511,答案：見解析,3金屬桿 ab 放在光滑的水平金屬導軌上，與導軌組成閉 合矩形回路，長L10.8 m，寬L20.5 m，回路的總電阻R0.2 ，回路處在豎直方向的勻強磁場中，金屬桿用水平繩通過定 滑輪連接質量 M0.04 kg 的木塊， 木塊放在水平面上，如圖 1512 所示，磁場的磁感應強度從 B01 T 開始隨時間均勻增強，5 s 末木塊將 離開水平面，不計一切摩擦，,g10 m/s2，求回路中的電流,圖 1512,4如圖 1513 所示，光滑導體棒 bc 固定在豎直放置的 足夠長的平行金屬導軌上，構成框架abcd，其中 bc 棒電阻為 R， 其余電阻不計一不計電阻的導體棒 ef 水平放置在框架上，且 始終保持良好接觸，能無摩擦地滑動，質量為 m，長度為 L.整 個裝置處在磁感應強