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目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,一、法拉第电机 1.法拉第电机是应用了导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势的原理. 2.产生电动势的导体相当于电源,此电源与其他部分的导体或线框构成了闭合电路,遵从闭合电路欧姆定律. 3.在电源内部,感应电流方向是从电源的负极流向正极;在外电路中,电流从电源的正极经用电器流向负极.,目标导航,预习导引,一,二,如图是一个水平放置的导体框架,宽度L=0.50 m,接有电阻R=0.20 ,磁感应强度B=0.40 T,方向如图所示.今有一导体棒ab横放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体棒ab的电阻均不计,当ab以v=4.0 m/s的速度向右匀速滑动时,试求: 电路上的感应电流的大小.,目标导航,预习导引,一,二,答案：导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势的大小为E=BLv=0.400.504.0 V=0.80 V 导体棒ab相当于电源,由它对外电路供电,则由闭合电路欧姆定律得:,目标导航,预习导引,一,二,二、电磁感应中的能量 1.电磁感应中的能量:在由导体切割磁感线产生的电磁感应现象中,导体克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能,即电能是通过克服安培力做功转化来的. 2.电磁感应现象符合能量守恒定律. 3.反电动势 (1)定义:直流电动机模型通电后,线圈因受安培力而转动切割磁感线产生的感应电动势. (2)方向:与外加电压的方向相反. (3)决定因素:电动机线圈转动越快,反电动势越大.,目标导航,预习导引,一,二,在有安培力做功的电路中,欧姆定律是否依然适用? 答案：有安培力做功的电路为非纯电阻电路,电路中发生了电能与机械能的转化,欧姆定律不再适用.,同学们,你阅读了教材中与反电动势有关的内容后,你认为反电动势与欧姆定律不适用于非纯电阻电路有关吗?,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,一、导体棒在匀强磁场中转动产生感应电动势的求法 1.用E=BLv求解. 用E=BLv求解感应电动势时,要求导体上各点的切割速度相同或能求其等效切割速度. 如图中,导体棒上各点切割的速度不相等,离O越远,切割速度越大(v=r),因此必须求其切割的等效速度.由于棒上各点到圆心O的距,知识精要,一,二,典题例解,迁移应用,知识精要,一,二,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例1】 把总电阻为2R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的磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示.一长度为2a、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: (导学号51130010) (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN; (2)在圆环和金属棒上消耗的总的热功率. 点拨：本题综合考查电磁感应及电路中功率的计算,关键是要分析清楚电路结构,画出等效电路图.,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析：(1)把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻R、电源电动势E的电源,两个半圆环看成两个并联电阻,画出等效电路如图所示. 等效电源的电动势为E=Blv=2Bav,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,答案：见解析,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,如图所示,导体AB的长为2R,绕O点以角速度匀速转动,OB=R,且O、B、A三点在一条直线上.有一匀强磁场磁感应强度为B,充满转动平面且与转动平面垂直,则AB两端的电势差为( ) (导学号51130012) A. BR2 B.2BR2 C.4BR2 D.6BR2 答案：C 解析：E=BLv=B2R(2R)=4BR2.,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,二、电磁感应现象中的能量转化 1.电磁感应的本质能量转化. 电磁感应的过程,实质上是能量转化与守恒的过程.可以说它是能量守恒定律在电磁现象中的一个特例.通过克服安培力做功,将其他能量(非电能)转化为电能,克服安培力做多少功,就有多少其他能转化为相应量的电能;当产生的电流通过用电器后,同时将转化来的电能进一步转化成其他非电能.因此,电磁感应过程总伴随着能量转化.,一,二,知识精要,2.克服安培力做功与产生电能关系的特例论证. 如图所示,矩形闭合金属线框abcd电阻为R,置于有界的匀强磁场B中,现以速度v匀速拉出磁场,设ad、bc边的长度为L,则线框被匀速拉出的过程中:,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,分析:因线框匀速运动,有F=F安.而产生的电能终因线框有电阻而转变为内能,线框的电功率(等于发热功率)P电=I2R= .可见PF=P安=P电. 结论:在电磁感应现象中,克服安培力做多少功,就有多少电能产生.本例中,这些电能又通过电流做功使电阻发热转变成内能.,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例2】 (多选)如图所示,两根电阻不计的光滑平行金属导轨与水平面的倾角为,导轨下端接有电阻R,匀强磁场垂直于斜面向上,质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,上升高度为h的过程中( ) A.金属棒所受各力的合力所做的功等于零 B.金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh 和电阻R上发出的焦耳热之和 C.恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服 安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和 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,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析：本题考查反电动势及电磁感应现象中的功能关系,解题关键是知道回路中的电能(最终转化为焦耳热)是由导体克服安培力做的功确定的.棒在运动过程中受重力G、安培力F安、弹力N、拉力F(如图所示),棒匀速上升过程中有三个力做功:恒力F做正功,重力G、安培力F安做负功.由动能定理知W恒+WG+W安=0,所以A正确,B错误.恒力F与重力G的合力所做的功等于导体克服安培力做的功,克服安培力做的功等于回路中电能的增加,克服安培力做的功和焦耳热不能重复考虑,故C错,D正确. 答案：AD,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,(多选)如图所示,足够长的平行光滑导轨与水平面成角,匀强磁场的方向竖直向上,一根质量为m的金属棒ab与导轨接触良好,沿斜面匀速下滑且保持水平,不计导轨和金属棒的电阻,则在金属棒下滑的一段时间内( ) A.棒中的感应电流方向由b到a B.棒所受到的安培力方向沿斜面向上 C.棒的机械能减少量等于电阻R上产生的热量 D.棒的重力所做的功等于其重力势能的减少量与电阻R上产生的热量之和,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,答案：AC 解析：由右手定则知棒中的感应电流方向由b到a,由左手定则判定棒所受到的安培力方向水平向左,由能量守恒知棒的机械能减少,转化为电阻R上的热量,A、C两项正确.,知识链接,案例探究,规律方法:电磁感应中的电荷量问题 根据电磁感应的平均感应电动势可求解电路中通过的电荷 量 ,即电荷量与磁通量的变化量成正比,与磁通量的变化率无关.,知识链接,案例探究,如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0 m、bc=0.5 m,电阻r=2 .磁感应强度B在01 s内从零均匀变化到0.2 T.在15 s内从0.2 T均匀变化到-0.2 T,取垂直纸面向里为磁场的正方向.求: (1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向; (2)在15 s内通过线圈的电荷量q; (3)05 s内线圈产生的焦耳热Q.,知识链接,案例探究,答案：(1)10 V adcba (2)10 C (3)100 J,
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