《专题6 第2讲 电磁感应与电路综合问题.》.ppt

专题六　电路、电与磁的转化 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电源．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)确定感应电动势的大小和方向； (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． 1．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用 (1)安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象. 闭合电路磁通量变化 部分导体切割磁感线运动 楞次定律 右手定则 电磁感应 左手定则 磁场对运动电荷、电流作用力 安培定则 运动电荷、电流产生磁场 应用的定则或定律 基本现象 (2)右手定则与左手定则区别：抓住“因果关系”是解决问题的关键，“因动而电”用右手，“因电而力”用左手． (3)应用楞次定律的关键是正确区分所涉及的两个磁场：一是引起感应电流的磁场，二是感应电流产生的磁场；“阻碍”指延缓磁通量的变化，同时伴随着能量的转化． 【例1】如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________(填“收缩”或“扩张”)趋势，圆环内产生的感应电流________(填“变大”、“变小”、“不变”)． 【评析】应用楞次定律时，特别要注意感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化．不能把“阻碍变化”简单地理解为原磁场均匀减少，电流就是顺时针；原磁场均匀增加，感应电流就是逆时针．应用楞次定律解题要先判断原磁通的方向及其变化趋势，再用“阻碍变化”的原则来判断感应电流的磁场的方向，最后用右手定则来判断感应电流的方向． 【变式练习】(双选)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( ) A．感应电流方向变化 B．CD段直导线始终不受安培力 C．感应电动势最大值Em=Bav D．感应电动势平均值 =1/4pBav 【解析】在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A不正确．根据左手定则可以判断，CD段直线受安培力向下，B不正确．当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大E=Bav，C正确．感应电动势平均值 ，D正确． (1)E=nDF/Dt(n为线圈匝数．本式是确定感应电动势的普遍规律，适用于导体回路，回路不一定闭合) 在E=nDF/Dt中(这里DF总取绝对值)，E的大小是由匝数及磁通量的变化率(即磁通量变化的快慢)决定的，与F或DF之间无大小上的必然联系． E=nDF/Dt一般用以求E在Dt时间内的平均值，但若是恒定的，则E是稳恒的． 若B随时间变化时，则DF/Dt=SDB/Dt；若导体回路面积S随时间变化时，则DF/Dt=BDS/Dt. 2．感应电动势大小的计算 (2)E=Blvsinq(适用于回路中一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动的情况，B、v均与导线l垂直，q为v与B的夹角) ①E=Blvsinq一般用以计算感应电动势的瞬时值，但若v为某段时间内的平均速度，则E是这段时间内的平均感应电动势． 若导线是曲折的，则l是导线的有效切割长度． ②在匀强磁场B中，长为l的导体棒在垂直于磁场的平面内，以一端为轴以角速度w匀速转动切割磁感线产生的感应电动势 【例2】如图所示，粗细均匀、电阻为r的金属环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为 B ，圆环直径为 L.长为L、电阻为r/2的金属棒 ab放在环上，以v0 向左运动．当棒ab运动到图示的虚线位置时，金属棒两端的电势差为(　　) A．0 B．B L v0 C．B L v0/2 D．B L v0/3 【解析】切割磁感线的金属棒ab 相当于电源，其电阻相当于电源 内阻，当运动到虚线位置时，两 个半圆相当于并联，可画出如右