新高中物理电磁感应规律的要点.pptx

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1、目标定位1.知道法拉第电机的原理.2.掌握转动切割磁感线产生感应电动势的计算.3.掌握电磁感应中电路问题的分析方法和解题基本思路.4.理解电磁感应中的能量转化，并会应用能量观点分析电磁感应问题学案6电磁感应规律的应用第1页/共33页知识探究自我检测第2页/共33页知识探究一、法拉第电机 问题设计1.参考课本法拉第圆盘发电机的构造图，简单说明法拉第圆盘发电机产生电流的原因.答案法拉第电机的圆盘是由无数根辐条组成的，每根辐条做切割磁感线运动，产生感应电动势，电路闭合时产生感应电流.第3页/共33页2.法拉第圆盘发电机的工作原理可以等效为一根导体棒在磁场中转动，如图1所示：当将导体棒和电阻组成闭合电

2、路时，电路的哪部分相当于电源？电源的正极和负极在电路的哪个位置？电源内部电流方向如何？答案ab导体棒相当于电源，a是电源正极，b是电源负极，电源内部电流由负极流向正极.图1第4页/共33页要点提炼r中点第5页/共33页二、电磁感应中的能量转化 问题设计如图2所示，ab在拉力F的作用下以速度v匀速向右运动，已知导体棒ab的长度为L，磁感应强度为B，电路中的总电阻为R.ab中的电流是多少？ab所受的安培力为多大？当导体棒匀速向右运动s距离时，拉力F做功和棒克服安培力做功分别是多少？图2第6页/共33页答案电路的感应电动势EBLv第7页/共33页要点提炼1.电磁感应现象中产生的电能是克服 做功转化而

3、来的，克服安培力做多少功，就产生多少，电磁感应过程遵循定律.2.求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路(1)分析回路，分清电源和外电路.安培力电能能量守恒第8页/共33页(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化.如：有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；(3)列有关能量的关系式.第9页/共33页3.焦耳热的计算技巧(1)感应电路中电流恒定时，焦耳热QI2Rt.(2)感应电路中电流变化时，可用以下方法分析：利用动能定理先求克服安培力做的功，而产生的焦耳热等于克服安培力

4、做的功，即QW安.利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少量，即QE其他.第10页/共33页三、电磁感应中的电路问题 问题设计在图2中，ab的电阻为r，导轨电阻不计.当ab在外力作用下向右以速度v匀速运动时，ab两端的电压为多大？哪端电势高？答案ab产生感应电动势，等效成电源，由右手定则可知，感应电流的方向从b指向a，在电源内部电动势方向从负极指向正极，即a端电势高.电源电动势为BLv，由闭合电路欧姆定律可得ab两端的电压为 BLv.第11页/共33页要点提炼在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势.若回路闭合，则产生感应电流，所以电磁感应问题

5、常与电路知识综合考查.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法：1.明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路.第12页/共33页2.画等效电路图.分清内、外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键.3.感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律EBLv或En确定，感应电动势的方向由楞次定律或右手定则确定，在等效电源内部从负极指向正极.4.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.第13页/共33页典例精析一、转动切割产生感应电动势的计算例1 长为L的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度做匀速转动，如图3所示，磁感应强度为B.求

6、：(1)ab棒各点速率的平均值.图3第14页/共33页(2)ab两端的电势差.第15页/共33页(3)经时间t金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？解析经时间t金属棒ab所扫过的扇形面积为S，则：由法拉第电磁感应定律得：第16页/共33页例2如图4所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L0.5 m，框的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B1 T，方向与框面垂直，金属棒MN的质量为100 g，有效电阻为1，现将MN无初速度释放并与框保持接触良好地竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中通过棒某一截面的电荷量为2 C，求此过程回路中产生的电能为多少？(空气阻力不计，g10 m/

7、s2)图4二、电磁感应中的能量问题第17页/共33页解析金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得第18页/共33页答案3.2 J第19页/共33页三、电磁感应中的电路问题例3 用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图5所示.在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是()A.UaUbUcUd B.UaUbUdUcC.UaUbUcUd D.UbUaUdUc图5第20页/共33页答案B第21页/共33页例4如图6所示，有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B0.

8、2 T，磁场方向垂直纸面向里.在磁场中有一半径r0.4 m的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02.一金属棒MN与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽略不计.(1)若棒以v05 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时MN中的电动势和流过灯L1的电流；图6第22页/共33页解析等效电路如图所示.MN中的电动势E1B2rv00.8 V答案0.8 V0.4 A第23页/共33页解析等效电路如图所示灯L1的电功率P1I2R05.12102 W答案0.64 V5.12102W第24页/共33页课堂要点小结电磁感应规律的应用第25页/共33页自我检测1 2

9、 31.(转动切割产生感应电动势的计算)如图7所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为()A.BR2 B.2BR2C.4BR2 D.6BR2图7第26页/共33页1 2 3答案C第27页/共33页2.(电磁感应中的能量问题)如图8所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以忽略不计的金属棒ab，在沿着斜面且与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，

10、且上升的高度为h，在这一过程中()1 2 3图5图8第28页/共33页A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热解析金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对金属棒做功，恒力F做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功.1 2 3第29页/共33页匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确.答案AD1 2 3第30页/共33页3.(电磁感应中的电路问题)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()1 2 3第31页/共33页1 2 3答案B第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页