《电磁感应定律的综合应用》课件 边秀文专用课件.ppt

电磁感应定律的综合应用 电磁感应与力学问题的综合，其联系的桥梁是磁场对感应电流的 ． 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产生感应电动势，该导体或回路相当于 ，其余部分相当于 ． 无论是使闭合回路的磁通量发生变化，还是使闭合回路的部分导体切割磁感线，都要消耗其他形式的能量，转化为回路中的 ．这个过程不仅体现了能量的转化，而且转化过程中能量 ． (即时巩固解析为教师用书独有) 考点一　电磁感应中的电路问题 1．求解电磁感应中电路问题的关键 求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚内电路和外电路．“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路． (2)电源内电路的电压降：Ur＝Ir，r是发生电磁感应现象的导体上的电阻(解题中常常涉及r的稳定性)． (3)电源的路端电压U：U＝IR＝E－Ur＝E－Ir(R是外电路的电阻)． 3．解决此类问题的基本步骤 (1)用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势方向． (2)画等效电路：感应电流的方向是电源内部电流的方向． (3)运用闭合电路欧姆定律，结合串、并联电路规律以及电功率计算公式等各关系式联立求解． 【技巧提示】　某电阻两端的电压、路端电压和电动势三者的区别： (1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积． (2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内压．当其电阻不计时，路端电压等于电源电动势． (3)某段导体作为电源，断路时电压等于电动势． 【案例1】　(2010·福建理综)如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻．导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触．斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场．现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止．当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨．当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动．已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R，b棒的质量为m，重力加速度为g，导轨电阻不计．求： (1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度Ia与定值电阻R中的电流强度IR之比； (2)a棒质量ma； (3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F. 【解析】　(1)a棒沿导轨向上运动时，a棒、b棒及电阻R中的电流分别为Ia、Ib、IR，有 IRR＝IbRb，① Ia＝IR＋Ib，② (2)由于a棒在PQ上方滑动过程中机械能守恒，因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v1与在磁场中向下滑动的速度大小v2相等，即v1＝v2＝v.④ 设磁场的磁感应强度为B，导体棒长为L.a棒在磁场中运动时产生的感应电动势为 E＝BLv，⑤ 【即时巩固1】　(2008·广东高考)如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3 m，导轨左端连接R＝0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6 T的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2 m，细金属棒A1和A2用长为2D＝0.4 m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3 Ω，导轨电阻不计．使金属棒以恒定速度v＝1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场(t＝0)到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出． 在t1～t2(0.2～0.4 s)内：E＝0，I2＝0. 在t2～t3(0.4～0.6 s)内，同理：I3＝0.12 A. t3～t4(0.6～0.8 s)内： E＝0，I4＝0. 不同时间段通过电阻R的电流强度在图中是4段水平线． 【答案】　见解析 考点二　电磁感应与力学综合问题中运动的动态结构和能量转化特点 1．运动的动态结构 2．能量转化特点 3．安培力在不同情况下的作用 (1)若磁场不动，导体做切割磁感线的运动，导体所受安培力与导体运动方向相反，此即电磁阻尼．在这种情况下，安培力对导体做负功，即导体克服安培力做功，将机械能转化为电能，进而转化为焦耳热． (2)若导体开始时静止，磁场(磁体)运动，由于导体相对磁场向相反方向做切割磁感线运动而产生感应电流，进而受到安培力作用，这时安培力成为导体运动的动力，此即电磁驱动．在这种情况下，安培力做正功，电能转化为导体的机械能． 【技巧提示】　在利用能量的转化和守恒解决电磁感应中的问题时，要分析安培力的做功情况，即安培力在导体