法拉第电磁感应定律的应用

法拉第电磁感应定律的应用第一页，共三十二页，2022年，8月28日一、电磁感应中的电路问题二、电磁感应中的图像问题三、电磁感应中的力学问题四、电磁感应中的能量问题第二页，共三十二页，2022年，8月28日一、电磁感应中的电路问题第三页，共三十二页，2022年，8月28日1.（平动切割）如图所示,两根相距为的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻2R,导轨电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内).现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动.求（1）导体棒中的电流大小和方向。（2）导体棒两端电压。（3）电阻R的热功率。2第四页，共三十二页，2022年，8月28日课本20页例题2：

2.如图所示，把电阻为R=18Ω的均匀导线弯成金属圆环，将圆环垂直于匀强磁场方向固定，磁场的磁感应强度为B=5T，磁场方向垂直纸面向里，一根电阻为r=4.5Ω的直导线PQ，沿圆环平面向左以3m/s的速度匀速滑行，速度方向与PQ垂直，滑行中直导线与圆环紧密接触（忽略接触处的电阻和摩擦），当它通过环上直径位置时，求：（1）画出它的等效电路图。（2）直导线上产生的电动势。（3）PQ两端的电压。第五页，共三十二页，2022年，8月28日课本35页第11题：3.（转动切割）如右图所示，在磁感应强度B＝2T的匀强磁场中，有一个半径r＝0.5m的金属圆环．圆环所在的平面与磁感线垂直．OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以12rad/s的角速度绕圆心O匀速转动．A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻R＝1.0Ω，图中定值电阻R1＝5Ω，R2＝20Ω，电压表为理想电压表．圆环和连接导线的电阻忽略不计，求：理想电压表的读数．第六页，共三十二页，2022年，8月28日

课本34页第7题

4.（面积不变，磁场变化）截面积为0.2m2的100匝线圈A，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，如图所示，磁感应强度B随时间变化的规律为（T）（t为时间，单位为秒），开始时S未闭合，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF，线圈电阻不计，求：

（1）闭合S后，通过R2的电流的大小和方向

（2）闭合S后一段时间又断开，则S断开后，通过R2的电量是多少？第七页，共三十二页，2022年，8月28日电路问题解题思路1.画出等效电路(产生感应电动势那部分导体相当于电源，注意电源的正负极)2.求感应电动势：（1)导体棒平动或转动（2）闭合回路3.3-1电路一章闭合电路知识综合运用第八页，共三十二页，2022年，8月28日写在作业本上作业：课本23页第1题，课本24页第5题目第九页，共三十二页，2022年，8月28日电磁感应中的图像问题电磁感应规律的综合应用二电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像等。第十页，共三十二页，2022年，8月28日

1.匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。第十一页，共三十二页，2022年，8月28日2.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）A.线圈中0时刻感应电动势为0B.线圈中0时刻感应电动势最大C.线圈中D时刻感应电动势为0D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势第十二页，共三十二页，2022年，8月28日

3.如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100匝，线圈总电阻为R=0.5Ω，单匝线圈的面积为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。第十三页，共三十二页，2022年，8月28日4.有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1~t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？第十四页，共三十二页，2022年，8月28日

5.（2014惠州一调）如图甲，单匝圆形金属线圈电阻恒定不变，在线圈的圆形区域内有垂直向里的匀强磁场，在时间t内要使线圈中产生大小、方向恒定不变的电流，匀强磁场的磁感应强度应按下列哪种情况变化？第十五页，共三十二页，2022年，8月28日6.(2010广东高考第16题)如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，以下可能正确的是第十六页，共三十二页，2022年，8月28日7.（2013惠州一调研）如图所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里．矩形线框abcd从t=0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆时针方向的电流为正）随时间t的变化图线是第十七页，共三十二页，2022年，8月28日8.矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是

第十八页，共三十二页，2022年，8月28日9.一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正。在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图1所示。现令磁感强度B随时间t变化，先按图2中所示的oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，令ε1、ε2、ε3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

A、ε1＞ε2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

B、ε1＜ε2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

C、ε1＜ε2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向

D、ε2＝ε3，I2沿顺时针万向，I3沿顺时针方向第十九页，共三十二页，2022年，8月28日求解电磁感应中的图象问题，必须明确三个方面，一、纵横坐标分别表示什么物理量；二、图像斜率的含义三、明确正、负方向，正、负表示物理量的方向四、是明确研究过程。第二十页，共三十二页，2022年，8月28日电磁感应定律的应用三：

力和运动问题第二十一页，共三十二页，2022年，8月28日情景一（水平导轨）：如图B=0.2T，金属棒ab向右匀速运动，v=5m/s、L=40cm，电阻R=0.5Ω,其余电阻不计，摩擦也不计，试求：①感应电动势的大小②感应电流的大小和方向③使金属棒匀速运动所需的拉力。

楞次定律：由b沿导体棒至aGNFF安PQ解：第二十二页，共三十二页，2022年，8月28日情境二（竖直导轨）：如图，把导轨竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面向外。有一定质量的导体AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑。导轨接上电阻R，导轨和导体的电阻忽略不计。导体AC从静止开始下落，请分析导体的运动情况和最大速度。※加速度等于零时，导体达到稳定运动状态．第二十三页，共三十二页，2022年，8月28日情境三（斜面导轨）：已知：AB、CD足够长，L，θ，B，R。金属棒ab垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为μ，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求ab棒下滑的最大速度?θGNfF安分析与解：mgsinθ=F安+ff=μmgcosθF安=BΙmLΙm=BLVm/R所以：Vm=mg(sinθ-μcosθ)R/B2L2第二十四页，共三十二页，2022年，8月28日列式基本方法：①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向．②闭合电路欧姆定律求回路中的电流的大小．③根据受力平衡或牛顿第二定律分析研究导体受力情况(包括安培力)．第二十五页，共三十二页，2022年，8月28日作业布置：课本P35页：第9题再加一个问题：求导体ab的最大速度？第二十六页，共三十二页，2022年，8月28日电磁感应定律的应用四：

能量问题第二十七页，共三十二页，2022年，8月28日

1．电磁感应中的能量转化图1－5－8第二十八页，共三十二页，2022年，8月28日在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于_____.如果电路闭合，电路中会产生_________，而导体又处在磁场中，因此导体将受到_______的作用如图1－5－8所示．导体ab向右运动，会产生由___流向___的感应电流，在磁场中，通电导体ab要受到_____的安培力作用．电磁感应现象中产生的电能是通过克服______做功转化而来的．克服_______做了多少功，就有多少_____产生，而这些_____又通过电流做功而转化为其它形式的能．因此，电磁感应现象符合能量守恒定律．电源感应电流安培力ba向左安培力安培力电能电能第二十九页，共三十二页，2022年，8月28日1、如图所示，水平U形光滑框架的宽度为1m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m=0.2kg、电阻R=0.1Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，方向垂直框架平面向上．现用1N的外力F由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到1m/s时，求：

（1）ab棒产生的感应电动势的大小；

（2）ab棒的加速度大小．（3）若ab棒向右移动的位移为2m，求这一过程导体棒电阻消耗的电功？

第三十页，共三十二页，2022年，8月28日2、已知：AB、CD足够长，L，θ，B，R。金属棒ab垂直于光滑导轨，电阻也为R，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。求①ab棒下滑的最大速度?

②若导轨移动的位移为s，求这一过程中电阻R消耗的电功？总结求解的方法由于产生的电流大小不恒定，不能用电路的公式求解，只能用动能定理或功能关系求解。第三十一页，共三十二页，2022年，