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第4节法拉第电磁感应定律(5)
学习目标
1.会计算电磁感应现象中能量和功率的问题。
2.体会电磁感应现象中的能量守恒。
自主学习
【填一填】
1.感应电动势:无论电路是否闭合,只要穿过电路的发生变化,电路中就一定有,若电路是闭合的就有.产生感应电动势的那部分导体就相当于一个。
2.法拉第电磁感应定律文字表述:。表达式为。式中n表示____________,ΔΦ表示____________,Δt表示____________,E表示____________。
3.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动,则导体中的感应电动势为____________,式中的L是。v若是平均速度,则E为;若v为瞬时速度,则E为。若导体的运动不切割磁感线,则导体中感应电动势。
4.一段长为L的导体,在匀强磁场B中,以角速度ω垂直于磁场的方向绕导体的一端做切割磁感线运动,则导体中的感应电动势为_________________。
5.能量守恒定律:能量既不会也不会只会从转化成,或从转移到,在转化和转移过程中能量的总量。
【试一试】
1.长度和粗细均相同、材料不同的两根导线,分别先后放在U形导轨上以同样的速度在同一匀强磁场中作切割磁感线运动,导轨电阻不计,则两导线:()
A、产生相同的感应电动势
B、产生的感应电流之比等于两者电阻率之比
C、产生的电流功率之比等于两者电阻率之比;
D、两者受到相同的磁场力
2.如图1中,长为L的金属杆在外力作用下,在匀强磁场中沿水平光滑导轨匀速运动,如果速度v不变,而将磁感强度由B增为2B。除电阻R外,其它电阻不计。那么:()
A、作用力将增为4倍
B、作用力将增为2倍
C、感应电动势将增为2倍
D、感应电流的热功率将增为4倍
cdFR3.如图2所示,固定于水平绝缘平面上的粗糙平行金属导轨,垂直于导轨平面有一匀强磁场。质量为m的金属棒cd垂直放在导轨上,除电阻R和金属棒cd的电阻r外,其余电阻不计;现用水平恒力F
c
d
F
R
A、水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能
B、只有在cd棒做匀速运动时,F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能
C、无论cd棒做何种运动,它克服安培力所做的功一定等于电路中产生的电能
D、R两端的电压始终等于cd棒中的感应电动势的值
例题分析
例1.如图所示,在与水平面成θ=30o的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20T,方向垂直轨道平面向上.导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好构成闭合回路,每根导体棒的质量m=2.0×10-2kg,回路中每根导体棒电阻r=5.0×10-2Ω,金属轨道宽度l=0.50m.现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力,使之匀速向上运动.在导体棒ab匀速向上运动过程中,导体棒cd始终能静止在轨道上.g取10m/s2,求:
Babc
B
a
b
c
d
θ
θ
F
⑵导体棒ab运动的速度大小;
⑶拉力对导体棒ab做功的功率.
ddd例2.已知:光滑轨道间距为:L,不计电阻。两导体棒,每根:m,R,两棒开始相距为:d。开始都静止,现给ab一初速度:v0,若两棒在运动中不碰。磁感应强度为
ddd
(1)产生的热量最多为多少?
(2)当ab的速度减为3/4时,cd的加速度多大?
课堂检测
1.如图12所示,在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m的金属棒ab,其电阻r=0.1Ω.框架左端的电阻R=0.4Ω.垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T.当用外力使棒ab以速度v=5m/s右移时,ab棒中产生的感应电动势ε=____,通过ab棒的电流I=____.ab棒两端的电势差Uab=____,在电阻R上消耗的功率PR____,在ab棒上消耗的发热功率PR=____,切割运动中产生的电功率P=____.
2.在磁感强度B=5T的匀强磁场中,放置两根间距d=0.1m的平行光滑直导轨,一端接有电阻R=9Ω,以及电键S和电压表.垂直导轨搁置一根电阻r=1Ω的金属棒ab,棒与导轨良好接触.现使金属棒以速度v=10m/s匀速向右移动,如图13所示
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