法拉第电磁感应定律的应用优秀课件.ppt
法拉第电磁感应定律的应用第1 页，本讲稿共23 页（1）穿过电路的磁通量发生变化引起的电动势的计算求的是t时间内感应电动势的平均值（2）导体切割磁感线产生的感应电动势计算感应电动势的三种方法：若线圈平面与B垂直，且B一定，则若线圈平面与B垂直，且S一定，则 平动垂直切割时，E=BLV转动切割时第2 页，本讲稿共23 页 电磁感应中的电路问题一般解此类问题的基本思路是：明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源正确分析电路的结构，画出等效电路图结合闭合电路欧姆定律等有关的电路规律列方程求解第3 页，本讲稿共23 页.如图所示，圆环a和b的半径之比R1R2=21，且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环导线的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下，AB两点的电势差之比为多少？第4 页，本讲稿共23 页n 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是（）a bva bva bva bv第5 页，本讲稿共23 页如图所示，金属圆环圆心为O，半径为L，金属棒Oa以O点为轴在环上转动，角速度为，与环面垂直的匀强磁场磁感应强度为B，电阻R接在O点与圆环之间，求通过R的电流大小。第6 页，本讲稿共23 页如图1021所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流的平均值和通过电阻R的电荷量求电荷量要从电流的平均值来考虑第7 页，本讲稿共23 页解：从左端到右端磁通量的变化量：BSBr2从左端到右端的时间：t根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势所以，电路中平均感应电流为通过R的电荷量第8 页，本讲稿共23 页vR1ABR2Cn 如图所示，匀强磁场B=0.1T，金属棒AB长0.4m，与框架宽度相同，R=1/3，框架电阻不计，电阻R1=2，R2=1，当金属棒以 5ms 的速度匀速向右运动时，求：（1）流过金属棒的感应电流多大？n（2）若图中电容器C为0.3F，则充电量多少？画出等效电路图：E=BLv=0.2V R并=2/3 I=E/（R并+R）=0.2AUR2=IR并=0.22/3=4/30 VQ=C UR2=0.310-6 4/30=4 10-8 CR1ABR2CE第9 页，本讲稿共23 页变式题：如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计。求0至t1时间内（a）（b）Btt0t10B0abR1r2BO r1(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。第10 页，本讲稿共23 页（1）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为 解：由闭合电路的欧姆定律，得通过R1的电流大小为由楞次定律知通过R1的电流方向为由b向a（2）由I=q/t 得在0至t1时间内通过R1的电量为由焦耳定律得在0至t1时间内电阻R1产生的热量为第11 页，本讲稿共23 页12.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图4所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则（）A.Efl2B，且a点电势低于b点电势 B.E2fl2B，且a点电势低于b点电势 C.Efl2B，且a点电势高于b点电势 D.E2fl2B，且a点电势高于b点电势 B图4第12 页，本讲稿共23 页2007年天津理综卷2424（18分）两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l,电阻不计,M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为l、阻值同为R的金属棒a b垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。a b在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求 a b运动速度v 的大小；电容器所带的电荷量q。NCRRRMMNba第13 页，本讲稿共23 页解：（1）设a b上产生的感应电动势为E，回路中的电流为I，a b运动距离s所用时间为t，则有E=B l v 由上述方程得（2）设电容器两极板间的电势差为U，则有 U=I R 电容器所带电荷量 q=C U 解得NCRRRMMNba第14 页，本讲稿共23 页在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L0.4 m，如图1022所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若杆cd以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，求：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末回路中的电流多大？(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？第15 页，本讲稿共23 页解：(1)5 s内的位移x at225 m5 s内的平均速度 5 m/s(2分)(也可用 求解)故平均感应电动势 0.4V(2)第5 s末：vat10 m/s 此时感应电动势：EBLv则回路中的电流为：(3)杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得：FF安ma 即FBILma0.164 N第16 页，本讲稿共23 页（2009年）12.(15分)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率，k为负的常量。用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求（1）导线中感应电流的大小；（2）磁场对方框作用力的大小 随时间的变化。返回l第17 页，本讲稿共23 页(1)线框中产生的感应电动势 在线框产生的感应电流 联立得(2)导线框所受磁场力的大小为,它随时间的变化率为 由以上式联立可得 l第18 页，本讲稿共23 页5、图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属 导轨，间距l为0.40m,电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50 T的匀强磁场垂直。质量m为6.010-3kg、电阻为1.0的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。R1R2la bMNPQBv第19 页，本讲稿共23 页
