第四章第4节,法拉第电磁感应定律.ppt

[经典例题] [例2]　在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计．若cd杆以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则： (1)在5 s内平均感应电动势是多少？ (2)第5 s末，回路中的电流多大？ (3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？ 【尝试自解】　 (1)一般求某一位置或某一时刻的感应电动势应用瞬时电动势公式求解．如切割磁感线情形用E＝Blv，而用E＝n 时， 应为该时刻的磁通量的变化率．求某一段时间或某一过程的电动势要用E＝n ，其中Δt为对应的这段时间． (2)感应电动势的平均值不一定是最大值与最小值的平均值，需根据法拉第电磁感应定律求解． [应用演练] 2．如图所示，边长为a的正方形 闭合线框ABCD在匀强磁场中绕 AB边匀速转动，磁感应强度为B， 初始时刻线框所在平面与磁感线垂 直，经过t时刻转过120°角，求： (1)线框内感应电动势在t时间段内的平均值； (2)转过120°角时感应电动势的瞬时值． 命题三　平动切割与转动切割 [经典例题] [例3]　(2016·临沂市高三上学期期末)如图所示，在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，沿水平面固定一个V字型金属框架CAD，已知∠A＝θ，导体棒EF在外力作用下从A点开始，沿垂直于EF方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路．已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好． 关于回路中的电流I、回路中消耗的电功率P、导体棒EF接入金属框架部分产生的电动势E、导体棒EF接入金属框架部分两端的电压U随时间t变化关系，下列四个图象中可能正确的是(　　) 此类题一般采用解析式法，推导感应电动势、感应电流的表达式．求出导体棒切割磁感线的有效长度和三角形的周长很重要，并且注意切割磁感线的有效长度、回路总电阻是随时间变化的． [应用演练] 3．如图所示，两条平行且足够长的 金属导轨置于磁感应强度为B的匀强 磁场中，B的方向垂直导轨平面．两 导轨间距为L，左端接一电阻R，右端 接一电容器C，其余电阻不计．长为2L 的导体棒ab如图所示放置．从ab与导轨 垂直开始，在以a为圆心沿顺时针方向以角速度ω匀速旋转90°的过程中，通过电阻R的电荷量为________． 命题四　电磁感应现象中的电路问题 1．题型特点 在电磁感应现象中，闭合电路中磁通量发生变化(或部分导体切割磁感线)，在回路中将产生感应电动势和感应电流．在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算，还可能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析． 2．解题思路 (1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路． (2)用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向． (3)画出等效电路图．注意分清内外电路． (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解． [经典例题] [例4]　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接触．当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求： (1)棒上电流的大小和方向； (2)棒两端的电压UMN； (3)在圆环和金属棒上消耗的总热功率． 【思路点拨】　(1)电路中的哪部分作为电源？电源的电动势如何计算？ (2)MN两点电压是指外电路电压还是内电路电压？ (3)总热功率的求解公式？ 【尝试自解】　 【解析】　(1)棒MN右移时，切割磁感线，产生感应电动势，当棒过圆心O时，棒两端的电压即为路端电压，其等效电路如图所示． 电磁感应中电路问题的分析方法 (1)确定电源． (2)明确电路结构，分清内、外电路以及外电路的串、并联关系，画出等效电路图． (3)根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大小，如果是磁场变化，由E＝n 计算，如果是导体切割磁感线，由E＝Blv计算． (4)根据楞次定律判断感应电流的方向． (5)根据电路组成列出相应的方程式． [应用演练] 4．(2015·海南单科)如图，两平行 金属导轨位于同一水平面上，相距 l，左端与一电阻R相连；整个系统 置于匀强磁场中，磁感应强度大小 为B，方向竖直向下．一质量为m的 导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．已