电磁感应专题课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,电磁感应现象,自感现象,产生电磁感应现象的条件,感应电动势的大小,E=n/t,E=BLv,感应电流的方向,楞次定律,右手定则,应用牛顿第二定律，解决导体切割磁感应线运动问题,应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感应线运动问题,应用能的转化和守恒定律解决电磁感应问题,牛牛文库文档分享,电磁感应现象自感现象产生电磁感应现象的条件感应电动势的大小感,1,法拉第电磁感应定律,1.,引起某一回路磁通量变化的原因,（,1,）磁感强度的变化,（,2,）线圈面积的变化,（,3,）线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化,2.,电磁感应现象中能的转化,电磁感应现象中，克服安培力做功，其它形式的能,转化为电能。,3.,法拉第电磁感应定律：,（,1,）决定感应电动势大小因素：穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢（即磁通量的变化率）,（,2,）注意区分磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率的不同,磁通量，,磁通量的变化量，,/t=,（,2,-,1,）,/,t -,磁通量的变化率,牛牛文库文档分享,法拉第电磁感应定律1.引起某一回路磁通量变化的原因2.电,2,（,3,）定律内容：感应电动势大小与穿过这一电路磁通量的变化率成正比。,（,4,）感应电动势大小的计算式：,（,5,）几种题型,线圈面积,S,不变，磁感应强度均匀变化：,磁感强度,B,不变，线圈面积均匀变化：,B,、,S,均不变，线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时,牛牛文库文档分享,（3）定律内容：感应电动势大小与穿过这一电路磁通量的变化率成,3,二,.,导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算：,1.,公式：,2.,若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时，,3.,矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电,从中性面计时,e=E,m,sin t,最大值,E,m,=nBS,牛牛文库文档分享,二.导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算：1.公式：,4,三,.,楞次定律应用题型,1.,阻碍原磁通的变化，即“增反减同”,2.,阻碍（导体间的）相对运动，,即“来时拒，去时留”,3.,阻碍原电流的变化，（,线圈中的电流不能突变,）,应用在解释自感现象的有关问题。,四,.,综合应用题型,1.,电磁感应现象中的动态过程分析,2.,用功能观点分析电磁感应现象中的有关问题,牛牛文库文档分享,三.楞次定律应用题型1.阻碍原磁通的变化，即“增反减同,5,例,1.,水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒,ab,，用恒力,F,作用在,ab,上，由静止开始运动，回路总电阻为,R,，分析,ab,的运动情况，并求,ab,的最大速度。,a,b,B,R,分析：,ab,在,F,作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力,f,，画出受力图：,F,f,1,a=(F-f)/m v =BLv I=/R f=BIL,F,f,2,F,f,最后，当,f=F,时，,a=0,，速度达到最大，,F=f=BIL=B,2,L,2,v,m,/R,v,m,=FR/B,2,L,2,v,m,称为收尾速度,.,又解：匀速运动时，拉力,所做的功使机械能转化为,电阻,R,上的内能。,F v,m,=I,2,R=B,2,L,2,v,2,m,/R v,m,=FR/B,2,L,2,牛牛文库文档分享,例1.水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒a,6,3.,爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方法来说，这属于 （）,A.,等效替代,B.,控制变量,C.,科学假说,D.,数学归纳,C,6.,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（）,A.B.C.D.,a b,v,a b,v,a b,v,a b,v,B,牛牛文库文档分享,3.爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出,7,例,2,、如图示，正方形线圈边长为,a,，总电阻为,R,，以速度,v,从左向右匀速穿过两个宽为,L,（,L a,），磁感应强度为,B,，但方向相反的两个匀强磁场区域，运动方向与线圈一边、磁场边界及磁场方向均垂直，则这一过程中线圈中感应电流的最大值为,，全过程中产生的内能为,。,a,L,L,解：在磁场分界线两侧时感应电流最大,I,2,=2Bav/R,此时产生的电能为,W,2,=I,2,2,Rt=4B,2,a,2,v,2,/Ra/v=4B,2,a,3,v/R,进入和出来的感应电流为,I,1,=Bav/R,产生的电能分别为,W,1,=W,3,=I,1,2,Rt=B,2,a,2,v,2,/Ra/v,=B,2,a,3,v/R,2Bav/R,6B,2,a,3,v/R,牛牛文库文档分享,例2、如图示，正方形线圈边长为a，总电阻为R，以速,8,例,3,.,用同样的材料，不同粗细导线绕成两个质量、面积均相同的正方形线圈,I,和,II,，使它们从离有理想界面的匀强磁场高度为,h,的地方同时自由下落，如图所示，线圈平面与磁感线垂直，空气阻力不计，则（）,A.,两线圈同时落地，线圈发热量相同,B.,细线圈先落到地，细线圈发热量大,C.,粗线圈先落到地，粗线圈发热量大,D.,两线圈同时落地，细线圈发热量大,h,I,II,B,解：,设导线横截面积之比为,n,，则长度之比为,1 n,，匝数之比为,1 n,，电阻之比为,1 n,2,，进入磁场时,v,2,=2gh,E,1,/E,2,=BLv/nBLv=1/n,I,1,/I,2,=E,1,R,2,/E,2,R,1,=n,安培力之比为,F,1,/F,2,=BI,1,L/nBI,2,L=1,：,1,加速度之比为,a,1,/a,2,=,（,mg-F,1,)/,（,mg-F,2,)=1,：,1,所以两线圈下落情况相同,A,牛牛文库文档分享,例3.用同样的材料，不同粗细导线绕成两个质量、面积均相同的,9,例,4,.,下列是一些说法：正确的是（）,A.,在闭合金属线圈上方有一个下端为,N,极的条形磁铁自由下落，直至穿过线圈的过程中，磁铁减少的机械能等于线圈增加的内能与线圈产生的电能之和,B.,将一条形磁铁缓慢和迅速地竖直插到闭合线圈中的同一位置处，流过导体横截面的电量相同,C.,两个相同金属材料制成的边长相同、横截面积不同的正方形线圈，先后从水平匀强磁场外同一高度自由下落，线圈进入磁场的过程中，线圈平面与磁场始终垂直，则两线圈在进入磁场过程中产生的电能相同,D.,通电导线所受的安培力是作用在运动电荷上的洛仑兹力的宏观表现,B D,牛牛文库文档分享,例4.下列是一些说法：正确的是（,10,例,5,.,下图,a,中,A,、,B,为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，,A,线圈中通有如图（,b,）所示的交流电,i,，则（）,A.,在,t,1,到,t,2,时间内,A,、,B,两线圈相吸,B.,在,t,2,到,t,3,时间内,A,、,B,两线圈相斥,C.t,1,时刻两线圈间作用力为零,D.t,2,时刻两线圈间吸力最大,t,1,t,2,t,3,t,4,i,t,0,b,B,A,i,a,A B C,牛牛文库文档分享,例5.下图a中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，,11,例,6,：,如图示：质量为,m,、边长为,a,的正方形金属线框自某一高度由静止下落，依次经过,B,1,和,B,2,两匀强磁场区域，已知,B,1,=2B,2,，且,B,2,磁场的高度为,a,，线框在进入,B,1,的过程中做匀速运动，速度大小为,v,1,，在,B,1,中加速一段时间后又匀速进入和穿出,B,2,，进入和穿出,B,2,时的速度恒为,v,2,，求：,v,1,和,v,2,之比,在整个下落过程中产生的焦耳热,a,a,B,2,B,1,解：,v,2,v,1,进入,B,1,时,mg=B,1,I,1,a=B,1,2,a,2,v,1,/R,进入,B,2,时,I,2,=(B,1,-B,2,),a,v,2,/R,mg=(B,1,-B,2,),I,2,a=(B,1,-B,2,),2,a,2,v,2,/R,v,1,/,v,2,=,(B,1,-B,2,),2,/B,1,2,=1/4,由能量守恒定律,Q=3mga,牛牛文库文档分享,例6：如图示：质量为m、边长为a 的正方形,12,a,a,B,2,B,1,又解：,v,2,v,1,v,2,进入,B,1,时,mg=B,1,I,1,a=B,1,2,a,2,v,1,/R,出,B,2,时,mg=B,2,I,2,a=B,2,2,a,2,v,2,/R,v,1,/,v,2,=,B,2,2,/B,1,2,=1/4,由能量守恒定律,Q=3mga,牛牛文库文档分享,aaB2B1又解：v2v1v2进入B1时 mg=B1,13,v,1,例,7.,在光滑绝缘水平面上，一边长为,10,厘米、电阻,1,、质量,0.1,千克的正方形金属框,abcd,以 的速度向一有界的匀强磁场滑去，磁场方向与线框面垂直，,B=0.5T,，当线框全部进入磁场时，线框中已放出了,1.8,焦耳的热量，则当线框,ab,边刚穿出磁场的瞬间，线框中电流的瞬时功率为,，加速度大小为,，当线框全部穿出磁场时，线框的速度,零（填）,.,a,b,c,d,v,0,解：,到,，由能量守恒定律,1/2mv,0,2,=1/2mv,1,2,+Q,得,E,K1,=1/2mv,1,2,=1.8J v,1,=6m/s,在位置,，,E=BLv,1,=0.3V,P=E,2,/R=,0.09W,F=BIL=B,2,L,2,v/R=0.015N,a=F/m=,0.15m/s,2,线框全部穿出磁场过程中，速度减小，产生热量,Q,2,应小于,1.8J,，,E,K2,=E,K1,-Q,2,0,v,2,0,0.09W,0.15m/s,2,牛牛文库文档分享,v1例7.在光滑绝缘水平面上，一边长为,14,例,8,.,如图所示，在水平面内有一对平行放置的金属导轨，其电阻不计，连接在导轨左端的电阻,R=2,，垂直放置在导轨上的金属棒,ab,的电阻为,r=1,，整个装置放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，方向如图所示。现给,ab,一个方向向右的瞬时冲量，使杆获得的动量,p=0.25kgm/s,，此时杆的加速度大小为,a=5m/s,2,.,已知杆与导轨间动摩擦因数,=0.2,，,g=10m/s,2,则此时通过电阻,R,上的电流大小为多少？,a,b,R,p,牛牛文库文档分享,例8.如图所示，在水平面内有一对平行放置的金属导轨，其电阻,15,解,：画出示意图如图示，,v,0,=p/m,B,导体棒向右运动时产生感应电流，受到安培力和摩擦力,F,安,f=mg,BIL+mg=ma,即,BIL=ma-mg=3m ,I=E/(R+r)=BL v,0,/(R+r),B,2,L,2,v,0,/(R+r)=3m ,以,v,0,=p/m (R+r)=3,代入上式得,B,2,L,2,p,=9m,2,p,=9m,2,B,2,L,2,I=3m/BL=p,1/2,=,0.5 A,牛牛文库文档分享,解：画出示意图如图示，v0=p/mB导体棒向右运动时产生感,16,：如图所示，半径为,R,、单位长度电阻为,的均匀导电圆环固定在水平面上，圆环中心为,O,。匀强磁场垂直水平方向向下，磁感强度为,B,。平行于直径,MON,的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好,某时刻，杆的位置如图，,aOb=2,，速度为,v,。求此时刻作用在杆上的安培力的大小。,N,M,O,b,a,R,d,c,解：,E=B,v,l,ab,=B,v,2Rsin,等效电路如图示：,c,a,b,d,此时弧,acb,和弧,adb,的电阻分别为,2 R(,-,),和,2 R,，,它们的并联电阻为,R,并,=2 R(-)/,I=E/R,并,=B,v,sin,(