第一章第五节 法拉第电磁感应定律的应用(一).doc

第一章 第五节 法拉第电磁感应定律的应用 一、学习目标 1.掌握导体棒在磁场中转动切割磁感线时产生感应电动势的公式及其推导; 2.理解法拉第电机的原理; 3.灵活运用法拉第电磁感应定律解决相关电路问题. 二、前置引导 1.法拉第电机是应用导体棒在__________________而产生____________的原理,产生电动势的导体相当于__________, 与其他部分导体线框构成了闭合电路,遵从________________定律. 2.在闭合电路中,外电路的电流从电源的______极流经用电器再流向电 源_____极; 在内电路中电流从电源的_____极流向_____极. 三、方法和技巧 1知识点----推导导体棒转动时产生电动势公式：（课本P20 例1） 例1．如图1所示,铜棒长为L绕O点以角速度ω匀速转动时,磁感应强度为B,推导铜棒中所产生的感应电动势的大小,并分析O,a哪点的电势较高. 2知识点----电磁感应中的电路问题(等效电路图描图) （课本P20 例2） 在电磁感应中切割磁感线的导体或磁通量变化的回路产生电动势（相当于电源内电路），可向接在它们两端的电阻、电动机等用电器供电，形成闭合回路。解决此类问题应采用楞次定律和法拉第电磁感应定律求出感应电动势的方向和大小；画出等效电路；运用全电路闭合欧姆定律等直流电路知识进行电路计算。 例2.把电阻为10Ω的均匀导线弯成如图2所示的圆环,直径为1m,垂直于匀强磁场方向固定.磁感应强度B=0.5T,一根电阻为1Ω的直导线PQ沿圆环平面紧贴圆环,向左以2m/s的速度匀速滑行,当通过环上的直径时,求:1)直导线产生的电动势是多少,并指明直导线上的电流方向; 2)画出此时圆环上的等效电路图,求出圆环发热损耗的功率是多少? 对应练习：课本P23（1） 3．知识点----电磁感应中的动力学问题 动态分析：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→…，周而复始地循环，直至最终达到稳定状态，此时加速度为零，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直线运动或通过减速达到稳定值做匀速直线运动． 由简到难：课本P24 （2） 例3.平行光滑的金属导轨竖直放置,宽为L=1m,上端接有阻值为R=2Ω的定值电阻,重量G=1N的金属杆与导轨垂直放置且接触良好,匀强磁场垂直于导轨平面,B=2T,导轨和杆的电阻不计,金属杆从静止开始下落,求:1)金属杆受到哪些力的作用? 2)金属杆下落的最大速度是多少? 3)达到最大速度时,金属杆产生的电动势是多少? 例4．如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨电阻不计。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，两根长为L的完全相同的金属棒ab、cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨电接触良好，每根棒的质量为m、电阻为R．现对ab施加平行导轨向上的恒力F，当ab向上做匀速直线运动时，cd保持静止状态． 求力F的大小及ab运动的速度大小； 4．知识点----电磁感应中的能量问题（课本P22 例3） 概述： 楞次定律和法拉第电磁感应定律是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的反映。要维持感应电流，必须要克服安培力做功，即由其它形式能转化为电能。产生的感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式能。 功能定量关系：功是能转化的量度（功和能的关系） （1）一切外力做总功等于动能的变化。 （2）重力做功等于重力势能的变化。 （3）电场力做功等于电势能的变化。 （4）安培力做多少功，就有多少电能转化为其它形式能，“外力”克服安培力做多少功，就有多少其它形式能转变为电能。 例5．矩形闭合金属线框abcd电阻为R,置于有界匀强磁场B中,ad,bc长度为L, bc边在水平外力F的作用下,将整个线框以速度v匀速拉出磁场,这个过程中线框的感应电流为I, ad边受到安培力为Fm,请思考下面问题: 1) 感应电动势E=_____________ 2) F=_______________(原理:_____________) 3) 拉力做功的功率P=_________________ 4) 通过线框电流的电功率P’=___________________ 5) 比较P和P’,可得出能量的关系:___________________ 对应练习：课本P24（3） 5. 知识点----电磁感应中的图象问题 (1)．电磁感应中常见的图象种类： 利用图象研究物理过程形象直观，电磁感应中有常见的磁感应强度B、磁