高二物理第四章《第4节 电磁感应规律的应用2》(课件)

l


b



24
第一类问题：与闭合电路欧姆定律相结合
例题1：如图,边长为L均匀的正方形金属框 架abcd总电阻为R，框架以速度v向右匀速 平动，经过磁感强度为B的匀强磁场。求下 列三种情况ab之间的电势差。(1) 只有ab进 入磁场。(2) 线框全部进入磁场。(3) 只有 ab边离开磁场。 a d
7
感应电流(电动势)方向的判定： 2．右手定则 伸开右手，让大拇指跟 其余四指垂直，并与手掌在 同一平面内，让磁感线垂直 (或斜着)穿过掌心，大拇指 指向导体运动的方向，其余 四指所指的方向就是感应电 流的方向.
8
1
N
S S
线圈如何运动？
9
【例】如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金 属导轨M、N，两根导体棒中P、Q平行放于导轨上， 形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近 回路时（ ） AD
(2) I=E/R=4A F=BIL=0.4N a=(mg-F)/m=6m/s2; (3) F=BIL=B2 L2 vm /R =mg vm=mgR / B2 L2 =10m/s, 36
解：PQ滑动时产生感应电动势 E=B l v 画出等效电路如图示：R外=2R/9 I总=E /（ R外+r ）=9B l v/11R
v r=R
d Q c
a R/3 P 2R/3 b
E
R
IaP=2I总/3 = 6B l v／11R
电流方向由 P→a
d
Q
29
c
4、一金属圆环位于纸面内，磁场垂直纸面，规定向里 为正，如图所示。现今磁场B随时间变化是先按oa图 线变化，又按图线bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表 示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分 别表示对应的感应电流，则E1、E2、E3的大小关系是 ___________;电流I1的方向是___________;I2的方向是 E2=E3>E1 逆时针方向 ___________;I3的方向是____________. 顺时针方向 顺时针方向

专题
(zhuāntí)
三
专题突破
专题四
题后反思利用功能关系求解电磁感应问题的基本方法
(1)用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式确定感应电动势的
大小,用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向。
(2)画出等效电路,求解电路中相关参量,分析电路中能量转化关系。
(3)研究导体机械能的转化,利用能量转化和守恒关系,列出机械功与电路中
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知识网络
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题突破
专题
(zhuāntí)
专题四
三
【例题3】 (多选)两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导
轨的左端接有电阻R,导轨的电阻可忽略不计。斜面处在一匀强磁场中,磁场方向
垂直于斜面向上。质量为m,电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面且与棒垂直
的恒力F的作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,如图所示。在这个过程中(
)
A.作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B.作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳
热之和
C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零
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D.
恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用,可见,电磁感
应问题往往和力学问题联系在一起。
2.分析思路
(1)用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)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小。
(3)分析研究导体受力情况,特别要注意安培力方向的确定。

一、理论探究感生电动势的产生 电流是怎样产生的？
自由电荷为什么会运动？
I
I
猜想：使电荷运动的力可能是
洛伦兹力、静电力、或者是其它力
使电荷运动的力难道是变化 的磁场对其施加的力吗？
磁场变强
〔英〕麦克斯韦认为，
磁场变化时会在周围空间激发 一种电场-----感生电场
闭合导体中的自由电荷在这种 电场下做定向运动
• 解析： • 当右边进入磁场时，感应电流逆时针方向，
有效切割长度逐渐增大 • 当线框右边出磁场后，有效切割长度不变，
则产生感应电流的大小不变，但比刚出磁 场时的有效长度缩短，导致感应电流的大 小比刚出磁场时电流小，由楞次定律得， 此时感应电流仍沿逆时针 • 当线框左边进入磁场时，有效切割长度在 变大，但此时感应电流的方向是顺时针， 即是负方向且大小增大
而拉力 F 等于棒 ad 所受的安培力，即 mg＝BIl1
其中 B＝ΔΔBt ·t
②
感应电流由变化的磁场产生 I＝ER＝ΔΔΦt ·R1＝ΔΔBt ·lR1l2
①
③
所以由上述三式联立可得 t＝ml12gl2R·ΔΔBt ·ΔΔBt ＝10s
• 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导 体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于 变化率是定值，因此E、I均为恒量。
右手定则：导线切割电流方向
F=F安+mg
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PP T)
(3)设电路中产生的总焦耳热为 Q，则由能量守恒关系得： 减少的重力势能等于增加的动能和焦耳热 Q
即：3mgh－mgh＝12(3m)v2＋12mv2＋Q
所以：电阻 R 中产生的焦耳热 QR 为

地停下来，便于读数。
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2．电磁驱动
(1)定义：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感
应电流，感应电流使导体受到 □4 安培力 的作用，
□5 安培力
使导体运动起来的现象。
(2)应用：交流感应电动机。
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想一想 用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，晃动微安表 时，表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？
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[变式训练2] 如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的 光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆 上挂有一光滑螺线管 A。在弧形轨道上高为 h 的地方，无初 速释放一磁铁 B(可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿 螺线管 A 的中心轴运动，设 A、B 的质量分别为 M、m，A、 B 最终速度分别为 vA、vB。
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[解析] 铁球靠近磁铁时被磁化，与磁铁之间产生相互 吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿 过它的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，涡流产生 的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铝球向磁铁运 动时会受阻碍作用而减速；木球为非金属，既不能被磁化， 也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球 将做匀速运动。综上所述，C 项正确。
提示：硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡 流。
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二、电磁阻尼和电磁驱动
1．电磁阻尼
(1)定义：当导体在磁场中运动时， □1 感应电流 会 使导体受到安培力，安培力的方向总是 □2 阻碍 导体的
பைடு நூலகம்运动的现象。