电磁感应规律的综合应用.ppt

第三节电磁感应规律的综合应用,一、电磁感应中的电路问题1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，该导体或回路相当于。因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起。2解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的和；(2)画等效电路；(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式求解。,电源,大小,方向,3与上述问题相关的几个知识点(1)电源电动势E或E。(2)闭合电路欧姆定律I；部分电路欧姆定律I；电源的内电压Ur_电源的路端电压UIR。(3)通过导体的电荷量qIt。,Blv,Ir,EIr,1.如图所示，顶角45的光滑金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在磁感应强度大小为B、方向竖直的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右运动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t0时，导体棒位于顶点O处，求,(1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。(3)导体棒在0t时间内产生的焦耳热Q。,二、电磁感应图象问题,时间,位移,电磁感应,电磁感应,楞次定律,法拉第电磁感应定律,2.如右图所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如下图)。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是(),【解析】梯形线圈以恒定的速度v穿过磁场的过程中，先是bc边切割磁感线，由右手定则可判定，电流方向为adcba；并且在线圈运动过程中，其切割磁感线的有效长度越来越长，所以感应电动势也越来越大。当ad边进入磁场时，由右手定则可判定电流方向为abcda，线圈切割磁感线的有效长度仍然是越来越长，所以正确答案为B。【答案】B,三、电磁感应中的力学问题1通电导体在磁场中将受到作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起。解决的基本方法如下：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(2)求回路中的电流；(3)分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)；(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。关系分析。,安培力,2两种状态处理(1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态。处理方法：根据平衡条件合外力列式分析。(2)导体处于非平衡态加速度。处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能关系分析。,等于零,不等于零,3电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件。,BIl,ma,3如下图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。,(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图。(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小。(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。,【解析】如右图所示重力mg，竖直向下；支持力FN，垂直斜面向上；安培力F安，平行斜面向上,四、电磁感应中的能量转化问题1电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程、电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到作用，因此要维持感应电流的存在，必须有”外力”克服做功。此过程中，其他形式的能转化为。”外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为。当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能。同理，安培力做功的过程是转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功，就有多少转化为其他形式的能。,安培力,安培力,电能,电能,电能,电能,电源,2求解电能的主要思路(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。3解决电磁感应现象中的能量问题的一般步骤(1)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，该导体或回路就相当于。(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。(3)根据能量守恒列方程求解。,4.如右图所示，质量为m，边长为L的正方形线框，在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L。线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向。已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动。求：(1)cd边刚进入磁场时线框的速度。(2)线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热。,【解析】解答本题的关键是分析线框的运动情况。过程一：线框先做自由落体运动，直至ab边进入磁场。过程二：做匀变速运动，从cd边进入磁场到ab边离开磁场，由于穿过线框的磁通量不变，故线框中无感应电流，线框做加速度为g的匀加速运动。过程三：当ab棒穿出磁场时，线框做匀速直线运动。整个过程中，线框的重力势能减少，转化成线框的动能和线框电阻上的内能。(1)设cd边刚进入磁场时线框的速度为v0，ab边刚离开磁场时的速度为v，由运动学知识，得：v2v2gL,