电磁感应的综合应用.精.ppt

电磁感应的综合应用.第1页，本讲稿共14页电磁感应规律综合应用的四种题型电磁感应规律综合应用的四种题型1 1、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题2 2、电磁感应中的电路问题、电磁感应中的电路问题3 3、电磁感应中的能量问题、电磁感应中的能量问题4 4、电磁感应中的图象问题、电磁感应中的图象问题第2页，本讲稿共14页例例1 1、已知：已知：ABAB、CDCD足够长，足够长，L L，B B，R R。金属棒。金属棒abab垂直垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为，质量为，质量为m m，从，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求abab棒下滑的最大速度棒下滑的最大速度DCABBabR速度最大时做匀速运动速度最大时做匀速运动受力分析，列动力学方程受力分析，列动力学方程1、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题第3页，本讲稿共14页例例2 2、如图如图B=0.2TB=0.2T，金属棒，金属棒abab向右匀速运动，向右匀速运动，v=5m/sv=5m/s，L=40cmL=40cm，电阻，电阻R=0.5R=0.5,其余电阻不计，摩擦也不计，试其余电阻不计，摩擦也不计，试求：求：感应电动势的大小感应电动势的大小 感应电流的大小和方向感应电流的大小和方向使金属棒匀速运动所需的拉力使金属棒匀速运动所需的拉力 感应电流的功率感应电流的功率拉力的功率拉力的功率RFm rMNQPabB右手定则右手定则第4页，本讲稿共14页基本方法：基本方法：1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律、用法拉第电磁感应定律和楞次定律 求感应电动势的大小和方向。求感应电动势的大小和方向。2、求回路中的电流强度、求回路中的电流强度3、分析导体受力情况（、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则包含安培力，用左手定则）4、列动力学方程求解。、列动力学方程求解。第5页，本讲稿共14页例例3 3、导轨光滑、水平、电阻不计、间距导轨光滑、水平、电阻不计、间距L=0.20mL=0.20m；导体棒长；导体棒长也为也为L L、电阻不计、垂直静止于导轨上；磁场竖直向下、电阻不计、垂直静止于导轨上；磁场竖直向下且且B=0.5TB=0.5T；已知电阻已知电阻R=1.0；现有一个外力现有一个外力F F沿轨道拉杆沿轨道拉杆 ，使之做匀加速运动，测得，使之做匀加速运动，测得F F与时间与时间t t的关系如图所示，求的关系如图所示，求杆的质量和加速度杆的质量和加速度a a。BFRF/N048 12 16 20 2428t/s1234567830S末功率？末功率？第6页，本讲稿共14页例例1 1、圆环水平、半径为圆环水平、半径为a a、总电阻为、总电阻为2R2R；磁场竖直向下、；磁场竖直向下、磁感强度为磁感强度为B B；导体棒；导体棒MNMN长为长为2a2a、电阻为、电阻为R R、粗细均匀、与、粗细均匀、与圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度v v向向右移动经过环心右移动经过环心O O时，求：（时，求：（1 1）棒上电流的大小和方向及）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压棒两端的电压U UMNMN（2 2）在圆环和金属棒上消耗的总的）在圆环和金属棒上消耗的总的热功率。热功率。BvMNo2、电磁感应中的电路问题、电磁感应中的电路问题利用利用E=BLV求电动势，右手定则判断方向求电动势，右手定则判断方向分析电路画等效电路图分析电路画等效电路图第7页，本讲稿共14页例例2 2、线圈线圈5050匝、横截面积匝、横截面积20cm20cm2 2、电阻为、电阻为1 1；已知电；已知电阻阻R=99R=99；磁场竖直向下，磁感应强度以；磁场竖直向下，磁感应强度以100T/s100T/s的变化的变化度均匀减小。在这一过程中通过电阻度均匀减小。在这一过程中通过电阻R R的电流多大小和的电流多大小和方向？方向？BR利用楞次定律判断方向利用楞次定律判断方向画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流第8页，本讲稿共14页基本方法：基本方法：1 1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。定感应电动势的大小和方向。2 2、画等效电路。、画等效电路。3 3、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解。质，电功率等公式联立求解。第9页，本讲稿共14页例例1 1、=30=30，L=1mL=1m，B=1TB=1T，导轨光滑电阻不计，导轨光滑电阻不计，F F功率功率恒定且为恒定且为6W6W，m=0.2kgm=0.2kg、R=1R=1，abab由静止开始运动，由静止开始运动，当当s=2.8ms=2.8m时，获得稳定速度，在此过程中时，获得稳定速度，在此过程中abab产生的热量产生的热量Q=5.8JQ=5.8J，g=10m/sg=10m/s2 2，求：（，求：（1 1）abab棒的稳定速度棒的稳定速度（2 2）abab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。棒从静止开始达到稳定速度所需时间。abBF3 3、电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题FV=6第10页，本讲稿共14页例例2 2、水平面光滑，金属环水平面光滑，金属环r=10cmr=10cm、R=1R=1、m=1kgm=1kg，v=v=10m/s10m/s向右匀速滑向有界磁场，匀强磁场向右匀速滑向有界磁场，匀强磁场B=0.5TB=0.5T；从环；从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了了32J32J的热量，求：（的热量，求：（1 1）此时圆环中电流的即时功率；）此时圆环中电流的即时功率；（2 2）此时圆环运动的加速度。）此时圆环运动的加速度。B Bv第11页，本讲稿共14页能量转化特点：能量转化特点：导体切割磁感线或磁通量发生变导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能量便转化为电能。能量便转化为电能。具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能，因此电磁感应过程总是伴随着能量的转的内能，因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。化。基本方法：基本方法：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应动势的大小和方向。应动势的大小和方向。画出等效电路，求回路中电阻消耗电功率的表达式。画出等效电路，求回路中电阻消耗电功率的表达式。分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。与回路中电功率的改变所满足的方程。第12页，本讲稿共14页1.如图所示，一宽如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一边长为一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度界的恒定速度v20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻t0.在下列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是在下列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是dcba c 4、电磁感应中的图象问题、电磁感应中的图象问题第13页，本讲稿共14页2 2、如图所示竖直放置的螺线管和导线、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回路，构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcd所围区域所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的磁场力作用？磁场力作用？adcbB0tB0tB0tB0tBABCD A 第14页，本讲稿共14页