高二物理竞赛电磁感应竞赛课件.ppt

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1、电 磁 感 应,一、法拉第电磁感应定律二、动生电动势三、感生电动势和感生电场(涡旋电场)四、自感应,一、法拉第电磁感应定律,磁通匝链数或全磁通:,=1+2+N,(当1=2=N=时 ),解：,例：,二、动生电动势,动生电动势：导体回路在磁场中作切割磁感应线的运动而产生的感应电动势叫做动生电动势。,一长为 的金属棒以速度 在磁场 中运动，则金属棒,中正负电荷受非静电力-洛伦兹力FK,非静电力的场强为：,导体上l 一段的电动势为：,或,例 求图示金属棒上的动生电动势。,解,例 如图所示，水平放置的金属细圆环半径为a，竖直放置的金属细圆柱(其半径比a小得多)的端面与金属圆环的上表面在同一平面内，圆柱的

2、细轴通过圆环的中心O。一质量为m，电阻为R的均匀导体细棒被圆杯和细圆柱端面支撑，棒的一端有一小孔套在细轴0上，另一端A可绕轴线沿圆环作圆周运动，棒与圆环的摩擦系数为 ，圆环处在磁感应强度大小为Bkr 、方向竖向上的恒定磁场中，式中 k 为大于零的常量，r 为场点到轴线的距离。金属细圆柱与圆环用导线 ed 连接。不计棒与轴及与细圆柱端面的摩擦，也不计细圆柱、圆环及导线的电阻和感应电流产生的磁场。问沿垂直于棒的方向以多大的水平外力作用于棒的A端才能使棒以角速度 匀速转动。,解,例：,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),三、感生电动势和感生电场

3、(涡旋电场),导体回路不动，当导体回路内的磁感应通量发生变化时，会在回路中激,发感应电动势和感应电流。称这种感应电动势为感生电动势。,感生电动势的非静电力？,感生电动势计算公式：,磁场随量间变化时能在周围空间激发电场。称这种电场为感生电场或,涡旋电场，用 表示。,或,解,注意到,例,(rR),(rR),(rR),( rR),如何计算 ？用下例方程,r,或,长圆柱形均匀磁场区的涡旋电场,四、自感应,1自感系数:,2自感电动势:,例:质量为m 的导体棒横跨在宽度为,l 的倾斜光滑平行金属导轨上(如图),若开关依次接通1、2、3，不计导体,棒和导轨的电阻，当从静止释放导体棒,后，求在三种情况下稳定运

4、动的状态。,解: （1）接通R ，导体棒受力为,稳定运动条件：,棒匀速运动速度：,（2）接通C ，流过电容器的电流为,导体棒受力为：,棒的运动方程为：,导体棒作匀加速运动的加速度为：,（3）接通L ，电感电压、电流关系为：,（初值为零）,将坐标原点移至A点，导体棒下滑至距A点 x 处时受力为,棒的运动方程为：,受力为零时,导体棒作简谐振动，频率、振幅和运动方程分别为,故,证明以上结果,令,例 图 Oxy是位于水平光滑桌面上的直角坐标系，在x0的一侧，存在匀强磁场，磁场方向垂直于Oxy平面向里，磁感应强度的大小为B在x0的一侧，一边长分别为l1、和l2的刚性矩形超导线框位于桌面上，框内无电流，框的一对边与x轴平行线框的质量为m，自感为L现让超导线框沿x轴方向以初速度v0进人磁场区域试定量地讨论线框以后可能发生的运动情况及与初速度v0大小的关系（假定线框在运动过程中始终保持超导状态）,框的初速度v0较小，简谐振动，有,振动的振幅 ：,例,运动方程为：,半个周期后，线框退出磁场区，将以速度v0向左匀速运动。因为在这种情况下xm的最大值是l1，故有,发生第种情况要求：,当,时运动方程不变，线框刚全部进入磁场的时刻为t1,线框全部进入磁场区域后匀速前进，由,求得运动速度：,