电磁感应中的力与能量问题精选文档.ppt

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1、电磁感应中的力与能量问题本讲稿第一页，共十三页 楞次定律 感应电流具有这样的方向，总要阻碍引起感应电流的 。右手定则导体切割磁感线2感应电流的磁场感应电流的磁场 磁通量的变化磁通量的变化 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即E=n（/t）一、知识回顾：磁场变化引起：E=n(B/t)S导体切割磁感线引起：E=Blvsin1、感应电流的方向 2、法拉第电磁感应定律本讲稿第二页，共十三页3 水平面上两根足够长的金属导轨MNPQ平行固定放置，间距为l，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m、电阻为r的金属棒ab，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场

2、方向垂直轨道平面向下，如图所示。金属棒ab始终与导轨接触良好且垂直，不计导轨电阻及一切摩擦。开始时磁感强度为开始时磁感强度为B0 0，且且MabP构成边长为构成边长为l的正方形。的正方形。若从若从t=0=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k（k 0），若保持棒静止，求，若保持棒静止，求t=t1 1秒时需加的垂直于棒的秒时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？水平拉力为多大？本讲稿第三页，共十三页4开始时磁感强度为开始时磁感强度为B0 0，且且MabP构成边长为构成边长为l的正方形。的正方形。若从若从t=0=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为时刻起，磁感强度

3、均匀增加，每秒增量为k（k 0），若保持棒静止，若保持棒静止，求求t=t1 1秒末时需加的垂直于秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？棒的水平拉力为多大？感应电动势t=t1秒时，感应电流由平衡条件：FAF本讲稿第四页，共十三页现用一恒力现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒沿轨道方向拉金属棒ab，使之由静止沿导轨，使之由静止沿导轨向右做直线运动。求：向右做直线运动。求：金属棒金属棒ab达到的稳定速度达到的稳定速度v1为多大？为多大？当金属棒当金属棒ab沿导轨运动距离为沿导轨运动距离为s时获得稳定速度，此过程时获得稳定速度，此过程电阻电阻R上产生焦耳热上产生焦耳热Q1为多大？为多大？由静止运动距离由静止

4、运动距离s的过程中流过金属棒的过程中流过金属棒ab的电量的电量q1为多大为多大？本讲稿第五页，共十三页棒的速度稳定时，对棒由平衡条件得：棒的速度稳定时，对棒由平衡条件得：现现用用一一恒恒力力F沿沿轨轨道道方方向向拉拉金金属属棒棒ab，使使之之由由静静止止沿沿导导轨向右做直线运动。求：轨向右做直线运动。求：金属棒ab达到的稳定速度v1为多大？静止静止匀速直线运动匀速直线运动匀加速（匀减速）直线运动匀加速（匀减速）直线运动小结：中学阶段常见的几种稳定状态有：小结：中学阶段常见的几种稳定状态有：；。vtv1t1a=(F-F安安)/m v E=BLv I=E/R F安安=BIL本讲稿第六页，共十三页对

5、棒由静止达对棒由静止达v1过程中列动能定理过程中列动能定理：现现用用一一恒恒力力F沿沿轨轨道道方方向向拉拉金金属属棒棒ab，使使之之由由静静止止沿沿导轨向右做直线运动。求：导轨向右做直线运动。求：当当金金属属棒棒ab沿沿导导轨轨运运动动距距离离为为s时时获获得得稳稳定定速速度度，此此过过程电阻程电阻R上产生焦耳热上产生焦耳热Q1为多大？为多大？小结：功能分析：求小结：功能分析：求能量守恒定律或动能量守恒定律或动能定理能定理强调：强调：安培力做负功，将其它形式能量转化为安培力做负功，将其它形式能量转化为 。系统的电能系统的电能本讲稿第七页，共十三页 现现用用一一恒恒力力F沿沿轨轨道道方方向向拉拉

6、金金属属棒棒ab，使使之之由由静静止止沿沿导轨向右做直线运动。求：导轨向右做直线运动。求：由由静静止止运运动动距距离离s的的过过程程中中流流过过金金属属棒棒ab的的电电量量q1为为多大？多大？小结小结：电量分析：求电量分析：求 ss本讲稿第八页，共十三页E IF安a vF合电磁学规律电磁学规律力学规律力学规律 电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等力学中的有关规律，如物体的牛顿运动定律、平衡条件、功与功率的概念、动能定理、能量守恒定律等二、基本思路“楞楞”“法法”“欧欧”“安安”“牛牛”本讲稿第九页，共十三页如图所示，质量为

7、M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板。R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。解：(1)，(2)举一反三本讲稿第十页，共十三页如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与

8、P之间连接阻值为R0.40的电阻，质量为m0.01kg、电阻为r0.30的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），试求：（1）磁感应强度B的大小；（2）当t1.5s时，重力对金属棒ab做功的功率；（3）金属棒ab在开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量。答案：（1）0.1T（2）0.7W（3）0.26J举一反三本讲稿第十一页，共十三页 如如如如图图图图所所所所示示示示，长长长长L L1 1宽宽

9、宽宽L L2 2的的的的矩矩矩矩形形形形线线线线圈圈圈圈电电电电阻阻阻阻为为为为R R，处处处处于于于于磁磁磁磁感感感感应应应应强强强强度度度度为为为为B B的的的的匀匀匀匀强强强强磁磁磁磁场场场场边边边边缘缘缘缘，线线线线圈圈圈圈与与与与磁磁磁磁感感感感线线线线垂垂垂垂直直直直。求求求求：将将将将线线线线圈圈圈圈以以以以向向向向右右右右的的的的速速速速度度度度v v匀匀匀匀速速速速拉拉拉拉出出出出磁磁磁磁场场场场的的的的过过过过程程程程中中中中，拉拉拉拉力力力力F F大大大大小小小小；拉拉拉拉力力力力的的的的功功功功率率率率P P；拉拉拉拉力力力力做做做做的的的的功功功功WW；线线线线圈圈圈圈中中中中产产产产生生生生的的的的电电电电热热热热Q Q ；通通通通过过过过线线线线圈圈圈圈某某某某一截面的一截面的一截面的一截面的电电电电荷量荷量荷量荷量q q 。解：解：解：解：举一反三本讲稿第十二页，共十三页 电磁感应的题目，不管是分析力与运动关系问题，还是分析功能关系问题，解决问题关键：(1)a、v、s的变化过程分析的变化过程分析；(2)最终稳定状态分析。最终稳定状态分析。本讲稿第十三页，共十三页