法拉第电磁感应定律应用（一）ppt课件.ppt

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1、一、电磁感应中的电量问题一、电磁感应中的电量问题 电磁感应规律综合应用的常见题型电磁感应规律综合应用的常见题型2 2、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题1 1、电磁感应中的电路问、电磁感应中的电路问题题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例例1 1、线圈线圈5050匝、横截面积匝、横截面积20cm220cm2、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

2、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求电动势由tBSntnE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1电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题例例2、如图、如图17（1）所示的螺线管横截面积为）所示的螺线管横截面积为S，匝数为，匝数为N、电阻为、电阻为r，螺线管与一根电阻，螺线管与一根电阻为为2r的金属丝连接向右穿过螺线管的匀强磁的金属丝连接向右穿过螺线管的匀强磁场随时间变化的规律如图场随时间变化的规律如图17（2）所示）所示.求求0至至t0时间内：时间内：求（求（1）通过金属丝的感应电流大小和方向。）通过金属丝的感

3、应电流大小和方向。（2）金属丝中感应电流产生的焦耳热量。）金属丝中感应电流产生的焦耳热量。设设0至至t0时间内回路中的感应电动势为时间内回路中的感应电动势为E，感应电流为，感应电流为I，由法，由法拉第电磁感应定律：拉第电磁感应定律： 2分分 又又 2分分根据欧姆定律，有：根据欧姆定律，有： 2分分联立联立得：得： 2分分根据楞次定律判断，金属丝上的电流方向为由根据楞次定律判断，金属丝上的电流方向为由a经金属丝到经金属丝到b 2分分（2）由焦耳定律及）由焦耳定律及，金属丝上产生的热量为：，金属丝上产生的热量为： 2分分tNE002tBStBStrrEI2rtSNBI00320220202982r

4、tSBNrtIQ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计算热功率RIp2导学案导学案P7例例1 P8例例3例例3 3、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

5、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。BvMNo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计算功率RIp2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、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。确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、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。路性质，电功率等公式联立求解。例例1 1、已知：已知

6、：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AFfmgsin22cossinLBmgmgv2、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题例例2 2、如图如图B=0.2TB=0.2T，金属棒，金属棒abab向右匀速运动

7、，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 rMNQPabBBLvE 右手定则右手定则ILBFFA匀速运动RIP2vFFvPA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

8、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。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；导体棒长也为长也为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

9、的质量和加速度a a。BFRF/N048 12 16 20 2428t/s12345678maFFA分析：maRatLBF22代入解方程时时NFtNFt430202130S末功率？末功率？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由由静止开始运动，由由静止开始运动，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：

10、（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sin) 1 (mgFFA速度稳定时smv/2QmghEPtK）从能量的角度看：（2st5 . 1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

11、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 BvFvP 求瞬时功率用?, vFA？合mFmFaA能量转化特点：能量转化特点：导体切割磁感线或磁通量发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，机械能或其他生变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。形式的能量便转化为电能。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或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能

12、，因此电磁感应过程总是伴随着能电阻的内能，因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。量的转化。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。感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。功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。1、常见的图象有：、常见的图象有： B-t -t E-t U-t I I-t F-t E-x U-x I I-

13、x F-x 等图象等图象(1)以上以上B、E、U、I、F等各矢量是有等各矢量是有方向方向的，通的，通 常用正负表示。常用正负表示。(具体由具体由楞次定律楞次定律判断判断)(2)(2)以上各物理量的以上各物理量的大小大小由由法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律判断判断（3）需注意的问题：）需注意的问题： 磁通量是否变化以及变化是否均匀、磁通量是否变化以及变化是否均匀、 感应电动势感应电动势( (感应电流感应电流) )大小以及是否恒定、大小以及是否恒定、 感应电动势感应电动势( (感应电流感应电流) )的方向、的方向、 电磁感应现象产生的过程以及时间段电磁感应现象产生的过程以及时间段. .从图像上

14、获取已知条件、分析物理过程从图像上获取已知条件、分析物理过程从抽象的图像出发，建立实际的物理模型从抽象的图像出发，建立实际的物理模型4、电磁感应中的图象问题、电磁感应中的图象问题 例例1：匀强磁场的磁感应强度为：匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T，磁场宽，磁场宽度度L=3m，一正方形金属框连长，一正方形金属框连长ab=d=1m，每边电阻，每边电阻r=0.2 ，金属框以，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，的速度匀速穿过磁场区，其平面始终一磁感线方向垂直，如图所示。其平面始终一磁感线方向垂直，如图所示。(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框

15、内感应电流的流的(i-t)图线。图线。(以顺时针方向电流为正以顺时针方向电流为正)(2)画出画出ab两端两端电压电压的的U-t图线图线adbcvLBt/si/A02.5-2.50.10.20.30.4adbcvLBUab/V00.10.20.30.42-21-1t/s 例例2：如图：如图(甲）中，甲）中，A是一边长为是一边长为l的正方形的正方形导线框，电阻为导线框，电阻为R。今维持以恒定的速度。今维持以恒定的速度v沿沿x轴轴运动，穿过如图所示的匀强磁场的有界区域。若运动，穿过如图所示的匀强磁场的有界区域。若沿沿x轴的方向为力的正方向，框在图示位置的时轴的方向为力的正方向，框在图示位置的时刻作为

16、计时起点，则磁场对线框的作用力刻作为计时起点，则磁场对线框的作用力F随时随时间间t的变化图线为图（乙）中的（的变化图线为图（乙）中的（ ） B 例例3：如图所示，半径为：如图所示，半径为R的闭合金属环处于的闭合金属环处于垂直于环的匀强磁场中，现用平行环现的拉力垂直于环的匀强磁场中，现用平行环现的拉力F ，欲将金属环从磁场的边界匀速拉出，则拉力欲将金属环从磁场的边界匀速拉出，则拉力F随金随金属环的位置的变化如下图中的属环的位置的变化如下图中的( )RR2ROFxR2ROFxR2ROFxR2ROFxABCDD例例4 4、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abcdabcd构成回构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcdabcd所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体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磁场力作用？环将受到向上的磁场力作用？adcb B0tB0tB0tB0tBABCD（ A ）