第五节法拉第电磁感应定律的应用一精选文档.ppt
第五节法拉第电磁感应定律的应用一本讲稿第一页，共二十四页例例1.长为长为L的导体在磁感强的导体在磁感强度为度为B的磁场中以导体某的磁场中以导体某一端点一端点b旋转旋转,其角速度为其角速度为,则电势差又是多少？则电势差又是多少？b本讲稿第二页，共二十四页例例1.长为长为L的导体在磁感强的导体在磁感强度为度为B的磁场中以导体某一的磁场中以导体某一端点旋转端点旋转,其角速度为其角速度为,ab间电势差是多少？间电势差是多少？ab解解:ab两端电势差等于导体棒切割磁感线两端电势差等于导体棒切割磁感线产生的感应电动势产生的感应电动势.导体的平均切割速率为导体的平均切割速率为:本讲稿第三页，共二十四页解解:ab两端电势差等于导体棒切两端电势差等于导体棒切割磁感线产生的感应电动势割磁感线产生的感应电动势.导体的平均切割速率为导体的平均切割速率为:所以所以,感应电动势为感应电动势为:另一种解法另一种解法:ab本讲稿第四页，共二十四页ab解解:导体的平均切割速率为导体的平均切割速率为:所以所以,感应电动势为感应电动势为:另一种解法另一种解法:扇形面积扇形面积SLd由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律,感应电动势感应电动势:本讲稿第五页，共二十四页ab另一种解法另一种解法:扇形面积扇形面积SLd由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律,感应电动势感应电动势:本讲稿第六页，共二十四页二二.电磁感应中的电路电磁感应中的电路:产生感应电动势的导体产生感应电动势的导体相当于电源相当于电源用电器用电器组成闭合电路组成闭合电路电源内部电源内部:负到正负到正(低电势到高电势低电势到高电势)电流方向电流方向外电路外电路:正到负正到负(高电势到低电势高电势到低电势)本讲稿第七页，共二十四页R1R2ABv例例2.如图如图,在在B=0.5T的匀强的匀强中中,让长让长0.2m的导线在金的导线在金属框上以属框上以5m/s的速度向右的速度向右匀速滑动匀速滑动.R1=2,R2=1,其它其它导线导线上的上的电电阻不阻不计计.求求:流流经电经电阻阻R1、R2的的电电流流.本讲稿第八页，共二十四页解解:R1R2AB等效电路为等效电路为:感应电动势为感应电动势为:E=BLv=0.50.25=0.5(v)AB上的电阻不计上的电阻不计,即即,内阻内阻r=0由闭合电路的欧姆定律由闭合电路的欧姆定律:R1上的电流上的电流:R2上的电流上的电流:本讲稿第九页，共二十四页R1R2AB感应电动势为感应电动势为:E=BLv=0.50.25=0.5(v)AB上的电阻不计上的电阻不计,即即,内阻内阻r=0由闭合电路的欧姆定律由闭合电路的欧姆定律:R1上的电流上的电流:R2上的电流上的电流:本讲稿第十页，共二十四页Rdcabv例例3.如图如图,电阻电阻Rab=0.1的的导导体体ab沿光滑沿光滑导线导线框向右框向右匀速运匀速运动动,线线框中框中接接有电阻有电阻R=0.4.线框放在线框放在B=0.1T的匀的匀强磁场中强磁场中,磁场方向垂直于线框平面磁场方向垂直于线框平面.导体导体ab长度长度L=0.4m,运动的速度运动的速度v=5m/s,线框的电阻不计线框的电阻不计.求求:(1)导体导体ab所受的安培力所受的安培力F及使导体向及使导体向右匀速运动所需的力右匀速运动所需的力F(2)力力F 做功的功率做功的功率本讲稿第十一页，共二十四页解解:等效电路为等效电路为:Rabcd(1)导体导体ab所受安培力所受安培力:F=BIL=0.10.40.4=0.016(N)安培力方向向左安培力方向向左(阻碍相对运动阻碍相对运动)使物体匀速向右运动的外力使物体匀速向右运动的外力:F=0.016N(2)力力F的功率的功率:P=Fv=0.0165=0.08(W)本讲稿第十二页，共二十四页Rdcabv例例3.如图如图,电阻电阻Rab=0.1的的导导体体ab沿光滑沿光滑导线导线框向右匀框向右匀速运速运动动,线线框中框中接接有电阻有电阻R=0.4.线框放在线框放在B=0.1T的匀的匀强磁场中强磁场中,磁场方向垂直于线框平面磁场方向垂直于线框平面.导体导体ab长度长度L=0.4m,运动的速度运动的速度v=5m/s,线框的电阻不计线框的电阻不计.求求:(3)电源的功率电源的功率(感应电动势的功率感应电动势的功率)(4)电源内部的功率、电阻上的功率电源内部的功率、电阻上的功率本讲稿第十三页，共二十四页解解:等效电路为等效电路为:Rabcd(3)电源的功率电源的功率:P=IE=0.40.2=0.08(W)(4)电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率:P1=I2r=0.420.1=0.016(W)电阻电阻R上消耗的功率上消耗的功率:P2=I2R=0.420.4=0.064(W)本讲稿第十四页，共二十四页LBab例例3.U形导线框架宽形导线框架宽L=1米米,与水平面成与水平面成=30角倾斜放角倾斜放置在匀强磁场置在匀强磁场中中,磁磁感应强度感应强度B=0.2T,垂直框面向上垂直框面向上,在框架上在框架上垂直放一根质量为垂直放一根质量为m=0.2kg、有效电阻为、有效电阻为R=0.1的导体棒的导体棒ab,从静止起沿框架无摩从静止起沿框架无摩擦下滑擦下滑,设框架电阻不计设框架电阻不计,框边足够长框边足够长.求：求：（1）ab 的最大速度的最大速度Vm（2）达到）达到 Vm时，时，ab棒上的电功率棒上的电功率本讲稿第十五页，共二十四页LBab例例2.U形导线框架宽形导线框架宽L=1米米,与水平与水平面成面成=30角倾斜放置在匀强磁场角倾斜放置在匀强磁场中中,磁感应强度磁感应强度B=0.2T,B=0.2T,垂直框面向上垂直框面向上,在框架上垂直放一根质量为在框架上垂直放一根质量为m=0.2kg、有效电阻为、有效电阻为R=0.1的导体棒的导体棒ab,从静止起从静止起沿框架无摩擦下滑沿框架无摩擦下滑,设框架电阻不计设框架电阻不计,框边足够长框边足够长.求：求：（1）ab 的最大速度的最大速度Vm（2）达到）达到 Vm时，时，ab棒上的电功率棒上的电功率解解:ab棒切割磁感线棒切割磁感线,产生感应电流产生感应电流,由右由右手定则知电流方向在手定则知电流方向在ab棒上为棒上为b到到a本讲稿第十六页，共二十四页LBab知知:L=1m,=30,B=0.2T,m=0.2kg,R=0.1求求:(1)ab 的最大速度的最大速度Vm (2)达到达到 Vm时，时，ab棒上的电功率棒上的电功率解解:(1)ab棒切割磁感线棒切割磁感线,产生感应电流产生感应电流,由右手由右手定则知电流方向在定则知电流方向在ab棒上为棒上为b到到aG1G2mgNF安安 导体导体ab受力受力:重力重力mg,支持力支持力N,安培力安培力F安安将重力分解为将重力分解为:G1、G2由由F合合=ma,得得:本讲稿第十七页，共二十四页知知:L=1m,=30,B=0.2T,m=0.2kg,R=0.1求求:(1)ab 的最大速度的最大速度Vm (2)达到达到 Vm时，时，ab棒上的电功率棒上的电功率解解:(1)ab棒切割磁感线棒切割磁感线,产生感应电流产生感应电流,由右手由右手定则知电流方向在定则知电流方向在ab棒上为棒上为b到到aG1G2mgNF安安 导体导体ab受力受力:重力重力mg,支持力支持力N,安培力安培力F安安将重力分解为将重力分解为:G1、G2由由F合合=ma,得得:mgsin-F安安=ma本讲稿第十八页，共二十四页解解:(1)ab棒切割磁感线棒切割磁感线,产生感产生感应电流应电流,由右手定则知电流方由右手定则知电流方向在向在ab棒上为棒上为b到到aG1G2mgNF安安 导体导体ab受力受力:重力重力mg,支持力支持力N,安培力安培力F安安将重力分解为将重力分解为:G1、G2由由F合合=ma,得得:mgsin-F安安=ma本讲稿第十九页，共二十四页G1G2mgNF安安 导体导体ab受力受力:重力重力mg,支持力支持力N,安培力安培力F安安将重力分解为将重力分解为:G1、G2由由F合合=ma,得得:mgsin-F安安=ma速度速度v越大越大,加速度加速度a越小越小,加速度加速度a为零时为零时,物物体匀速运动体匀速运动,速度速度v达到最大达到最大.本讲稿第二十页，共二十四页G1G2mgNF安安由由F合合=ma,得得:mgsin-F安安=ma速度速度v越大越大,加速度加速度a越小越小,加速度加速度a为零时为零时,物物体匀速运动体匀速运动,速度速度v达到最大达到最大.所以所以,最大速度为最大速度为:本讲稿第二十一页，共二十四页G1G2mgNF安安速度速度v越大越大,加速度加速度a越小越小,加速度加速度a为零时为零时,物体匀速运动物体匀速运动,速度速度v达到最大达到最大.所以所以,最大速度为最大速度为:本讲稿第二十二页，共二十四页速度速度v越大越大,加速度加速度a越小越小,加速度加速度a为零时为零时,物物体匀速运动体匀速运动,速度速度v达到最大达到最大.所以所以,最大速度为最大速度为:(2)最大速度时最大速度时(匀速匀速),重力的功率完全转重力的功率完全转为电功率为电功率:P=mgsinvm=0.2100.52.5=2.5(W)本讲稿第二十三页，共二十四页所以所以,最大速度为最大速度为:(2)最大速度时最大速度时(匀速匀速),重力的功率完全转重力的功率完全转为电功率为电功率:P=mgsinvm=0.2100.52.5=2.5(W)或或:本讲稿第二十四页，共二十四页
