高二物理电磁感应中的电路问题

1、电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题2. 2. 电磁感应现象中电磁感应现象中 那部分电路那部分电路 相当于闭合电路中的电源，这种等效电源通常包相当于闭合电路中的电源，这种等效电源通常包括括 电源和电源和 电源两类。电源两类。1 1闭合电路通常由两大部分组成，一是闭合电路通常由两大部分组成，一是 ，二是二是 。温故而知新：温故而知新：电源电源外电路外电路产生感应电动势的产生感应电动势的 动生动生感生感生例例1.1.两根光滑的长直金属导轨两根光滑的长直金属导轨MNMN、M MN N平行置于同一平行置于同一水平面内，导轨间距为水平面内，导轨间距为L L，电阻不计，电阻不计，M M、M M处接有如

2、图处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R R，电容器的电容，电容器的电容为为C C。长度也为。长度也为L L、阻值同为、阻值同为R R 的金属棒的金属棒abab垂直于导轨放置，垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为导轨处于磁感应强度为B B、方向竖直向下的匀强磁场中。、方向竖直向下的匀强磁场中。ab ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在在ab ab 运动距离为运动距离为s s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q Q。求：（。求：（1 1）abab运动速度运动

3、速度v v 的大小；（的大小；（2 2）电容器所带的）电容器所带的电荷量电荷量q q。请先思考，然请先思考，然后说出你的思后说出你的思路即可，课后路即可，课后做计算。做计算。引申：引申：（3 3）如图所示，假设原电路右端连有一部分形状与正如图所示，假设原电路右端连有一部分形状与正弦函数形状相同的电路，且满足弦函数形状相同的电路，且满足y=Lsinx。假设金属棒假设金属棒电阻和正弦状电路的电阻不计，其它条件不变，在金属电阻和正弦状电路的电阻不计，其它条件不变，在金属棒以速度棒以速度v匀速滑过正弦段电路的过程中，求整个电路匀速滑过正弦段电路的过程中，求整个电路中产生的焦耳热中产生的焦耳热。（思考，

4、说思路。）。（思考，说思路。） 提醒提醒1 1：动生电源情形可以较复杂；内外电路的电：动生电源情形可以较复杂；内外电路的电阻连接也要仔细分析。阻连接也要仔细分析。xy例例2. 2. 如图所示，在如图所示，在PQPQ、QR QR 区域中存在着磁感应强度大小区域中存在着磁感应强度大小均为均为B B、方向相反的匀强磁场、磁场方向均垂直于纸面。、方向相反的匀强磁场、磁场方向均垂直于纸面。一导线框一导线框abcdefaabcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bcbc边与磁场的边界边与磁场的边界P P重合，导线框与磁场区域的尺寸如图所重合，导线框与磁场区域的尺寸如图所

5、示。从示。从t t0 0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。已知时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。已知导线框的总电阻为导线框的总电阻为R R，运动速度为，运动速度为v v。求导线框位于如图两求导线框位于如图两位置时回路中的感应电流。位置时回路中的感应电流。提醒提醒2：仔细分析等效电源：个数、正负极、变化：仔细分析等效电源：个数、正负极、变化答案：答案：(1) i=0 （2）i=3Blv/RlllvLOO/L/45例例3 3（0707上海）如图所示，上海）如图所示，LOOLOO/ /L L/ /为一折线，它所形成两为一折线，它所形成两个角个角LO OLO O/ /和和OOOO/ /L L/ /

6、均为均为4545。折线的右边有一匀强。折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直于纸面向磁场，其方向垂直于纸面向里，一边长为里，一边长为l l的正方形导线的正方形导线框沿垂直于框沿垂直于OOOO/ /的方向以速度的方向以速度v v作匀速直线运动，在作匀速直线运动，在t t0 0的的刻恰好位于图中所示位置。刻恰好位于图中所示位置。以逆时针方向为导线框中电以逆时针方向为导线框中电流的正方向，流的正方向，定性画出线框定性画出线框中感应电流随时间变化的图中感应电流随时间变化的图象。象。 提醒提醒3：当心电动势的突变！当心电动势的突变！I0123例例4 4如图所示，半径为如图所示，半径为r r的金属圆环上接有两

7、只小灯泡的金属圆环上接有两只小灯泡L L1 1和和L L3 3，圆环上的圆环上的A A点和圆心之间又接有小灯泡点和圆心之间又接有小灯泡L L2 2，三个小灯泡，三个小灯泡L L1 1、L L2 2、L L3 3的的电阻依次为电阻依次为3R3R、3R3R和和6R6R。一半径也为。一半径也为r r的金属棒一端与圆心连接，的金属棒一端与圆心连接，一端搁在金属圆环上，可以绕圆心旋转而保持和圆心及圆环的良好一端搁在金属圆环上，可以绕圆心旋转而保持和圆心及圆环的良好接触。在圆环的直径接触。在圆环的直径MNMN一侧分布有按图示规律变化的均匀磁场。除一侧分布有按图示规律变化的均匀磁场。除三个小灯泡的电阻外，其

8、余电阻均不计。三个小灯泡的电阻外，其余电阻均不计。t=0t=0时刻使金属棒从时刻使金属棒从N N点开点开始以角速度始以角速度顺时针匀速转动，当其转动到顺时针匀速转动，当其转动到M M处时迫使其停止。求：处时迫使其停止。求：（1 1）金属棒转过）金属棒转过9090时小灯泡时小灯泡L L3 3的电功率；的电功率；（2 2）在）在0/0/和和/2/2/两时段中小灯泡两时段中小灯泡L L2 2消耗的电能消耗的电能之比。之比。t/2/3B0B0OB提醒提醒4：电源类型的转换电源类型的转换电路结构变化电路结构变化重点分析电源和电重点分析电源和电路结构，不必计算。路结构，不必计算。电磁感应中电磁感应中的电路

9、问题的电路问题等效电源等效电源外电路：外电路：类型：动生还是感生？类型：动生还是感生？个数及连接方式个数及连接方式变化：类型、正负极、个数变化：类型、正负极、个数结构及其变化结构及其变化课时小结：课时小结：预备题：预备题：1.1.两条彼此平行间距两条彼此平行间距 l=0.5ml=0.5m 的光滑金属导轨水平固定放置，导轨的光滑金属导轨水平固定放置，导轨左端接阻值左端接阻值 R =2 R =2 的电阻，右端接阻值的电阻，右端接阻值 R RL L=4=4的小灯泡，如图的小灯泡，如图（a a）所示在导轨的）所示在导轨的 MNQ PMNQ P矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，矩形区域内有竖直向上的匀强磁

10、场， M PM P的长的长 d =2m , MNQPd =2m , MNQP区域内磁场的磁感应强度区域内磁场的磁感应强度 B B 随时间随时间 t t 变化变化如图（如图（b b）所示垂直导轨跨接一金属杆，金属杆的电阻）所示垂直导轨跨接一金属杆，金属杆的电阻r=2r=2，两，两导轨电阻不计在导轨电阻不计在t=0t=0时，用水平恒力时，用水平恒力 F F 拉金属杆，使金属杆由静拉金属杆，使金属杆由静止开始从止开始从 GH GH 位置向右运动，当金属杆从位置向右运动，当金属杆从 GH GH 位置运动到位置运动到PQ PQ 位置位置的过程中，小灯泡的亮度一直没有变化求：的过程中，小灯泡的亮度一直没有

11、变化求： ( 1 ( 1 ）通过小灯泡）通过小灯泡的电流的电流 I . ( 2 I . ( 2 ）水平恒力）水平恒力 F F 的大小的大小 ( 3 ( 3 ）金属杆的质量）金属杆的质量 m .m .提醒：电源类型变化了！外电路结构也变化了！提醒：电源类型变化了！外电路结构也变化了！预备题：预备题：2.把总电阻为把总电阻为2R和和R的两个粗细均匀的电阻丝焊的两个粗细均匀的电阻丝焊成直径分别为成直径分别为2d和和d的两个同心圆环，水平固定在绝的两个同心圆环，水平固定在绝缘桌面上，在大小两环之间的区域穿过一个竖直向下、缘桌面上，在大小两环之间的区域穿过一个竖直向下、磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场。一长度为的匀强磁场。一长度为2d、电阻等于、电阻等于R的粗细均匀的金属棒的粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，与两环保持良好放在圆环上，与两环保持良好接触，如图所示。当金属棒以恒定的速度接触，如图所示。当金属棒以恒定