广东省惠州市惠东县胜利学校高中物理 第一章 第5节电磁感应规律的应用课件 新人教选修32.ppt
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1、2021/8/8 星期日1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2021/8/8 星期日21 1、电磁感应中的电路问题、电磁感应中的电路问题2021/8/8 星期日3如图所示，一个如图所示，一个500500匝的线圈的两端跟匝的线圈的两端跟R R9999的电阻的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是积是20202 2
2、，电阻为，电阻为11，磁场的磁感应强度随时间变，磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图所示。求磁场变化过程中通过电阻化的图象如图所示。求磁场变化过程中通过电阻R R的的电流为多大？电流为多大？解析：由图解析：由图b b知，线圈中磁感应强度知，线圈中磁感应强度B B均匀增加，其变均匀增加，其变化率化率BBt=(50-10)/4=10T/s.t=(50-10)/4=10T/s.2021/8/8 星期日41、电磁感应中的电路问题、电磁感应中的电路问题基本方法：基本方法：1、用法拉第电磁感应定律和楞次、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定律确定感应电动势的大小和方向。向。2、画等效电
3、路。、画等效电路。3、运用闭合电路欧姆定律，串并、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立联电路性质，电功率等公式联立求解。求解。2021/8/8 星期日5等效等效电路路图1、电路方面:求感应电动势E,内外电路路端电压U,干支路电流I,消耗的电功率P2、力学方面:匀速运动时所加外力F大小,外力功W,外力功功率P R1R2E r12021/8/8 星期日6如图如图,长为长为L L的铜杆的铜杆OAOA以以O O为轴在垂直于匀强磁为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度场的平面内以角速度匀速转动匀速转动,磁场的磁感磁场的磁感应强度为应强度为B,B,求杆求杆OAOA两端的电势差两端的电势差.
4、AOA例例12021/8/8 星期日7如图如图,有一匀强磁场有一匀强磁场B=1.010-3TB=1.010-3T，在垂直磁场的，在垂直磁场的平面内平面内,有一金属棒有一金属棒AO,AO,绕平行于磁场的绕平行于磁场的O O轴顺时针轴顺时针转动转动,已知棒长已知棒长L=0.20mL=0.20m，角速度，角速度=20rad/s=20rad/s，求：，求：棒产生的感应电动势有多大？棒产生的感应电动势有多大？练习练习12021/8/8 星期日8ABCRO如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为B B的匀强磁场中，有半径的匀强磁场中，有半径为为r r的光滑半圆形导体框架。的光滑半圆形导体框架。OC
5、OC为一端绕为一端绕O O点在框架上点在框架上滑动的导体棒，滑动的导体棒，OAOA之间连一个阻值为之间连一个阻值为R R的电阻（其余的电阻（其余电阻都不计），若使电阻都不计），若使OCOC以角速度以角速度匀速转动。试求：匀速转动。试求：（1 1）图中哪部分相当于电源？）图中哪部分相当于电源？（2 2）感应电动势）感应电动势E E为多少？为多少？（3 3）流过电阻）流过电阻R R的电流的电流I I为多少？为多少？练习练习2（1 1）导体棒）导体棒OCOC（2 2）（3 3）2021/8/8 星期日93 3、把总电阻为、把总电阻为2R2R的均匀电阻丝焊接成一半径为的均匀电阻丝焊接成一半径为a a的
6、圆环的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为水平固定在竖直向下的磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中,如图所示如图所示,一长度为一长度为2a,2a,电阻为电阻为R,R,粗细均匀的金属棒粗细均匀的金属棒MNMN放放在圆环上在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触它与圆环始终保持良好的接触,当金属棒以恒当金属棒以恒定速度定速度v v向右移动经过环心向右移动经过环心O O时时,求求:2 2、在圆环和金属棒上消耗的总功率、在圆环和金属棒上消耗的总功率1 1、棒上的电流、棒上的电流I I大小大小,棒两端的电压棒两端的电压U UNM RRE R2021/8/8 星期日104 4、如图所示，电阻不计的裸导
7、体、如图所示，电阻不计的裸导体ABAB与宽为与宽为60cm60cm的的平行金属导轨良好接触，电阻平行金属导轨良好接触，电阻R1R133，R2R266，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度应强度B B0.5T0.5T。当。当ABAB向右以向右以V V5m/s5m/s的速度匀的速度匀速滑动时，求流过电阻速滑动时，求流过电阻R1R1、R2R2的电流大小。的电流大小。A A R2VB BR12021/8/8 星期日112 2、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题2021/8/8 星期日12 电磁感磁感应中中产生的感生的感应电流在磁流在磁场中
8、将中将受到安培力的作用，因此，受到安培力的作用，因此，电磁感磁感应问题往往往往跟力学跟力学问题联系在一起，解决系在一起，解决这类电磁感磁感应中中的力学的力学问题，不，不仅要要应用用电磁学中的有关磁学中的有关规律，律，如楞次定律、法拉第如楞次定律、法拉第电磁感磁感应定律、左右手定定律、左右手定则、安培力的、安培力的计算公式等，算公式等，还要要应用力学中的用力学中的有关有关规律，如牛律，如牛顿运运动定律、定律、动能定理、机械能定理、机械能守恒定律等。要将能守恒定律等。要将电磁学和力学的知磁学和力学的知识综合合起来起来应用。用。由于安培力和由于安培力和导体中的体中的电流、运流、运动速速度均有关，度均
9、有关，所以所以对磁磁场中运中运动导体体进行行动态分析十分必要。分析十分必要。2021/8/8 星期日13【例例1 1】水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒导体棒abab，用恒力，用恒力F F作用在作用在abab上，由静止开始运动，回上，由静止开始运动，回路总电阻为路总电阻为R R，分析，分析ab ab 的运动情况，并求的运动情况，并求abab的最大速的最大速度。度。abBR F f1a=(F-f)/m v E=BLv I=E/R f=BILa=(F-f)/m v E=BLv I=E/R f=BIL F f2解：当解：当f=F f=F 时，时，a
10、=0a=0，速度达到最大，速度达到最大，FfF=f=BIL=B2 L2 vm/R vm=FR/B2 L2vmvm称为收尾速度称为收尾速度.2、电磁感磁感应中的力学中的力学问题2021/8/8 星期日142 2、电磁感应中的力学问题、电磁感应中的力学问题基本方法：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 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 2、求回路中的电流强度、求回路中的电流强度3 3、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则）、分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则）4 4、列动力学方程求解。、列动力学方程求解。2021/8/8
11、星期日15【例例2 2】在在磁磁感感应应强强度度为为B B的的水水平平均均强强磁磁场场中中，竖竖直直放放置置一一个个冂冂形形金金属属框框ABCDABCD，框框面面垂垂直直于于磁磁场场，宽宽度度BCBCL L ，质质量量m m的的金金属属杆杆PQPQ用用光光滑滑金金属属套套连连接接在在框框架架ABAB和和CDCD上上如如图图.金属杆金属杆PQPQ电阻为电阻为R R，当杆自静止开始沿框架下滑时：，当杆自静止开始沿框架下滑时：(1)(1)开始下滑的加速度为多少开始下滑的加速度为多少?(2)(2)框内感应电流的方向怎样？安培力的方向？框内感应电流的方向怎样？安培力的方向？(3)(3)金属杆下滑的最大速
12、度是多少金属杆下滑的最大速度是多少?QBPCDA解解:（1 1）开始）开始PQPQ受力为受力为mg,mg,mg所以所以 a=g（2）PQ向下加速运向下加速运动,产生感生感应电流流,方向方向顺时针,受到向上的磁受到向上的磁场力力F作用。作用。IF(3)达最大速度达最大速度时,F=BIL=B2 L2 vm/R=mg vm=mgR/B2 L2 2021/8/8 星期日16【例例3 3】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垂垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为，质量为，质量为m m，从静止开始沿导轨下滑，导轨
13、和金属棒的电阻阻都不计。从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求求abab棒下滑的最大速度棒下滑的最大速度DCABBabR速度最大速度最大时做匀速运做匀速运动受力分析，列受力分析，列动力学方程力学方程2021/8/8 星期日17(1)(1)金属杆刚进入磁场时的感应电动势；金属杆刚进入磁场时的感应电动势；(2)(2)金属杆刚进入磁场时的加速度；金属杆刚进入磁场时的加速度；NM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【作业作业1
14、 1】如图如图B=2TB=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=2,R=2,其余电阻不计，摩擦也不计，试求：其余电阻不计，摩擦也不计，试求：【作业作业2 2】宽宽1m1m，足够长的冂形金属框架竖直放置，足够长的冂形金属框架竖直放置，一根质量是一根质量是0.1kg0.1kg，电阻，电阻0.10.1的金属杆可沿框架的金属杆可沿框架无摩擦地滑动无摩擦地滑动.金属杆金属杆MNMN下方下方0.8m0.8m处有一垂直框架处有一垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强度是平面的匀强磁场，磁感应强度是0.1T0.1T，金属杆，金属杆MN
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