2.5电磁感应的案例分析

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,*,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,*,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,*,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,*,电磁感应中的电路问题,渭南市瑞泉中学 张艳利,一、基础知识,1,、内电路和外电路,(1),切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈相当于,电源（内电路）。,(2),其余部分是,外电路。,2,、感应电动势和路端电压,3,、对电磁感应中电源的理解,E,n,/t,或,E,Bl,v,电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、如何判断？,电源,断开时,两端的电压为,电动势,。电路闭合时，电源两端电压是,路端电压,，,而不是感应电动势。,(1),感应,电动势：,(2),路端电压：,U,IR,E,Ir,楞次定律,或,右手定则,判定。,4,二、常见类型：,1、电磁感应中的,电量,问题,2、电磁感应中的,电流、电压、,电功、电热,问题,用法拉第电磁感应定律和愣次定律,确定感应电动势的大小和方向,.,画等效电路,.,注意区别内外电路，区别路端电压、电动势。,运用,全电路欧姆定律,串并联电路性质,电功率等公式联立求解,.,三、基本方法,3,、列方程：,1,、定电源：,2,、画电路：,例,1.,如图所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为,L,的单匝正方形线框,abcd,，在外力的作用下以,恒定的速率,v,向右运动进入磁感应强度为,B,的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的,ab,边始终平行于磁场的边界。已知线框的,四个边的电阻值相等，均为,R,。求：,（1）在线框进入磁场过程中通过导线某一截面的电量。,d,B,a,b,c,v,求：,（2）在,ab,边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小；,d,B,a,b,c,v,ab,边切割磁感线产生的感应电动势为,所以通过线框的电流为,求：,（3）在,ab,边刚进入磁场区域时，,ab,边两端的电压；,d,B,a,b,c,v,ab,两端的电压为路端电压,所以,求：,（4）在线框被拉入磁场的整个过程中，线框中电流产生的热量。,d,B,a,b,c,v,线框被拉入磁场的整个过程所用时间,线框中电流产生的热量,10,解题要点,产生感应电动势的导体相当于电源。关键是,把电磁感应的问题等效转换成,稳恒电路,问题来处理。,11,例,2.,把总电阻为,2,R,的均匀电阻丝焊接成一半径为,a,的圆环，水平固定在竖直向下，磁感应强度为,B,的匀强磁场中，如图所示，一长度为,2,a,，电阻等于,R,，粗细均匀的金属棒,MN,放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触。当金属棒以,恒定速度,v,向右移动经过环心,O,时,，求：,（,1,）流过棒的电流的大小、,方向及棒两端的电压,U,MN,。,12,解答,此时，圆环的两部分构成并,联连接，且,（,1,）,棒,MN,右移时，切割磁感线，产生感应电动势，棒,MN,相当于电源，内电阻为,R,。其等效电路如图所示。,金属棒经过环心时，棒中产生的感应电动势为：,故并联部分的电阻为：,13,由闭合电路欧姆定律得流过金属,棒的电流为：,由右手定则可判断出金属棒上的电流方向由,NM,棒两端的电压：,14,例,2.,把总电阻为,2,R,的均匀电阻丝焊接成一半径为,a,的圆环，水平固定在竖直向下，磁感应强度为,B,的匀强磁场中，如图所示，一长度为,2,a,，电阻等于,R,，粗细均匀的金属棒,MN,放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触。当金属棒以,恒定速度,v,向右移动经过环心,O,时,，求：,（,2,）在圆环和金属棒上消,耗的总热功率。,15,（,2,）圆环和金属棒上消耗的总功率等于电路中感应电流的电功率，即：,例,3.,法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机。铜质圆盘竖直放置在水平向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，,边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴,，用导线将电刷与电阻R的灯泡连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘如图示方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为,L,，圆盘匀速转动的角速度为。,求：圆盘产生的电动势，流过灯泡 的电流是多大。,17,练习,1,.,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,（1）在移出过程中线框ab边中点截面通过的电量之比为,。,（2）,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,（）,B,1,：,1,练习,2.,如图所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻,R,的直角形金属导轨(在纸面内)，磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨,c,、,d,分别平行于,a,、,b,放置，保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计现经历以下四个过程：,以速率,v,移动,d,，使它与,Ob,的距离增大一倍；,再以速率,v,移动,c,，使它与,Oa,的距离减小一半；,然后，再以速率2,v,移动,c,，使它回到原处；,最后以速率2,v,移动,d,，使它也回到原处,设上述四个过程中通过电阻,R,的电荷量的大小依次为,Q,1,、,Q,2,、,Q,3,和,Q,4,，则(),A,Q,1,=,Q,2,=,Q,3,=,Q,4,B,Q,1,=,Q,2,=2,Q,3,=2,Q,4,C2,Q,1,=2,Q,2,=,Q,3,=,Q,4,D,Q,1,Q,2,=,Q,3,Q,4,【答案】,A,练习,3,.,如图所示，匝数,N,=100匝、截面积,S,=0.2m,2,、电阻,r,=0.5,的圆形线圈,MN,处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按,B,=0.6+0.02,t,(T)的规律变化处于磁场外的电阻,R,1,=3.5,，,R,2,=6,，电容,C,=30F，开关S开始时未闭合，求：,(1),闭合,S,后，线圈两端,M,、,N,两点间的电压,U,MN,和电阻,R,2,消耗的电功率；,【解析】,(1),线圈中感应电动势,通过电源的电流强度,线圈两端,M,、,N,两点间的,电压,电阻,R,2,消耗的电功率,练习,3.,如图所示，匝数,N,=100匝、截面积,S,=0.2m,2,、电阻,r,=0.5,的圆形线圈,MN,处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按,B,=0.6+0.02,t,(T)的规律变化处于磁场外的电阻,R,1,=3.5,，,R,2,=6,，电容,C,=30F，开关S开始时未闭合，求：,(2),闭合,S,一段时间后又打开,S,，则,S,断开后通过,R,2,的电荷量为多少？,电容器充电后所带电荷量为,:,(2),闭合,S,一段时间后，电路稳定，电器,C,相当于开路，其两端电压,U,C,等于,R,2,两端的电压，即,:,当,S,再断开后，电容器通过电阻,R,2,放电，通过,R,2,的电荷量为,7.2,10,-6,C,小结,解决电磁感应中的电路问题方法,（,1,）确定电源,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，该导体或回路就相当于电源，利用 或,E,Bl,v,求感应电动势的大小，,利用右手定则或楞次定律判断电流方向,（,2,）分析电路结构,(,内、外电路及外电路的串、并联关系,),，画出等效电路图,（,3,）利用电路规律求解,主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解,电磁感应中电路知识的关系图,