法拉第电磁感应定律-课件(人教版选修3-2).ppt

1、第四章第四章 电磁感应电磁感应第四节第四节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律人教版选修人教版选修3-2试从本质上比较甲、乙两电路的异同试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这，这个电路中就个电路中就一定有电动势一定有电动势。甲甲NSG乙乙产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的一电路的磁通量磁通量的的变化率变化率成成正正比。比。 1.1.内容内容: :tEtnE注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉

2、及正负，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。感应电流的方向另行判断。2 2.公式公式: :n为线圈的匝数为线圈的匝数 物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产生产生感应电动感应电动势的势的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢 决定决定感应电动感应电动势的势的大小大小3、理解、理解:、/t的意义的意义(类比速度、速度的变化和加速度类比速度、速度的变化和加速度.)关于电磁感应，下述说

3、法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是( )A、穿过线圈的磁通量越大、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定感应电动势一定为零为零C、穿过线圈的磁通量的变化越大、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动感应电动势越大势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势感应电动势越大越大D例与练例与练 1 1 1.磁感应强度磁感应强度B不变不变,垂直于磁场的回路垂直于磁场的回路面积面积S发生变化发生变化,SS2-S1,此时：此时： 2.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S不变不变,磁感应磁感应强

4、度强度B发生变化发生变化,BB2-B1,此时：此时：4、应用、应用:用公式用公式 求求E的二种的二种常见情况：常见情况：tnEtSBnEtBSnE 2 2、匝数为、匝数为n n200200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R R5050，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。线圈中的感应电流的大小。 例与练例与练VVt5 . 01 . 010. 015. 0VtnE100AREI2 3 3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共、如图所示，用绝缘导

5、线绕制的闭合线圈，共100100匝，线圈总电阻为匝，线圈总电阻为R=0.5R=0.5，单匝线圈的面，单匝线圈的面积为积为30cm30cm2 2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强。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。中感应电流的大小。 例与练例与练STsTtB/005. 0/401. 003. 0VtBSt5105 . 1VtnE3105 . 1AREI3103ab Gabv回路在时间回路在时间t内增大的内增大的面面积为：积为：S=Lvt穿过回路的磁通量的变化穿过回路的磁通量的变化为：为：=BS=BLv

6、t产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：tE ttBLv BLv （V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于匀处于匀强磁场中，磁感应强度是强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切匀速切割磁感线，求产生的感应电动势割磁感线，求产生的感应电动势V2V2V1V1v vB B若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)为为v与与B夹角夹角sin1BLvBLvEtnEsin BLvE求平均感应电动势求

7、平均感应电动势t近于近于0时，时，E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势求平均感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度是平均速度求瞬时感应电动势，求瞬时感应电动势，v是瞬时速度是瞬时速度五、反电动势五、反电动势V V 此电动势阻碍电路中原此电动势阻碍电路中原来的电流来的电流. 故称之为反电动势故称之为反电动势E FS N 电机转动电机转动1）、反电动势总是要阻碍线圈的转动）、反电动势总是要阻碍线圈的转动线圈要维持转动线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能电源就要向电动机提供电能.电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能.2、说明：、说明：2）、电动机停止转动）、电动机停止转动, 就没有反电动

8、势就没有反电动势,线圈线圈中电流会很大中电流会很大,电动机会烧毁电动机会烧毁,要立即切断电源要立即切断电源,进行检查进行检查.电路中感应电动势的大小，跟穿电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。过这一电路的磁通量的变化率成正比。 tEtnE课堂小结课堂小结当有当有N N匝线圈时匝线圈时当单匝线圈时当单匝线圈时:、/t/t的意义的意义3 3、反电动势反电动势vB BV1V2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)3、速度、速度v为平均值为平均值(瞬时值瞬时值), E就为平均值就为平均值(瞬时值瞬时值)注意：注意

9、：2、导线的长度、导线的长度L应为应为有效长度有效长度1、导线运动方向和磁感线、导线运动方向和磁感线平行平行时时, E=0Lv为为v与与B夹角夹角sin1BLvBLvEBLvE 匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直sinBLvE vBLL、夹角为与Bv三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势问题：问题：公式公式 tnEsin BLvE与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？ (1) 求出的是平均感应电动势求出的是平均感应电动势, E和某段时间和某段时间或某个过程对应；或某个过程对应； 求出的是瞬时感应电动势，求出的是瞬时感应电动势，E和和某个时刻或某个位

10、置对应某个时刻或某个位置对应.(2)(2)求出的是整个回路的感应电动势；求出的是整个回路的感应电动势；求出的是某部求出的是某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。段导体的感应电动势不一定为零。vabcdL1、区别：区别：(1)公式中的时间趋近于公式中的时间趋近于0时，则时，则E为瞬为瞬时感应电动势时感应电动势(2)公式中公式中v若代表平均速度，则若代表平均速度，则E为平均为平均感应电动势。感应电动势。2、联系：、联系：公式公式和公式和公式是统一的是统一的.19（23）两根相距）两根相距d=0.20m的平行

11、金属长导轨固定在同一水平面内，并处的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.20T，导轨上横放着，导轨上横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条细杆的电阻为两条金属细杆，构成矩形回路，每条细杆的电阻为r=0.25，回路中其，回路中其余部分的电阻不计已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿余部分的电阻不计已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨相反方向匀速平移，速度大小都是导轨相反方向匀速平移，速度大小都是5m/s，如图所示，不计导轨上，如图所示，不计导轨上的摩擦求：（的摩擦求：（1）作用于每条金属杆细杆

12、的拉力的大小；（）作用于每条金属杆细杆的拉力的大小；（2）两金）两金属细杆在间距增加属细杆在间距增加0.4m的滑行过程中共产生的热量的滑行过程中共产生的热量abcdvv当两金属杆都以速度当两金属杆都以速度v 匀匀速滑动时，回路中的电流速滑动时，回路中的电流强度强度:I=2E/2r=Bdv/r作用于每根金属杆的拉力作用于每根金属杆的拉力的大小为的大小为: F=BId=B2d2v/r=3.210-2N设两金属杆之间增加的距设两金属杆之间增加的距离为离为L，则两金属杆共产，则两金属杆共产生的热量生的热量JvLrIQ221028. 12220（16）如图所示，质量为如图所示，质量为m、长为、长为L的一

13、段导线放在倾角为的一段导线放在倾角为的光滑导轨上，导线中通入方向自的光滑导轨上，导线中通入方向自a到到b的电流的电流I，要让导线，要让导线静止于导轨上，则所加的匀强磁场静止于导轨上，则所加的匀强磁场B最小应为：最小应为： A.匀强磁场方向垂直导轨面向下匀强磁场方向垂直导轨面向下, B=mgsin/ILB.匀强磁场方向垂直导轨面向上匀强磁场方向垂直导轨面向上, B=mgsin/ILC.匀强磁场方向竖直向上匀强磁场方向竖直向上, B=mgtan/ILD.匀强磁场方向竖直向下匀强磁场方向竖直向下, B=mgtan/ILab分析：要求磁场分析：要求磁场B的最小值，所以安培力的最小值，所以安培力F也也要

14、求是最小值用力合成的三角形法则判定出要求是最小值用力合成的三角形法则判定出F的方向应平行于导轨斜面向上。的方向应平行于导轨斜面向上。mgFFNILmgBBILFmgsinsin21（17）如图，两根互相平行的导轨放在倾角如图，两根互相平行的导轨放在倾角370的斜面上，的斜面上，B=0.8T的匀强磁场垂直斜面向上今在导轨上放一重的匀强磁场垂直斜面向上今在导轨上放一重2N, 长长0.25m的金属棒的金属棒ab，其最大静摩擦力是，其最大静摩擦力是0.8N, 电源电动势电源电动势E12V，内阻不计，问电阻，内阻不计，问电阻R应调在什么范围内，金属杆能应调在什么范围内，金属杆能静止在斜面上？静止在斜面上

15、？abR分析分析 当当R较大时较大时,电路中电路中电流较小，安培力也较小，电流较小，安培力也较小，摩擦力沿斜面向上。摩擦力沿斜面向上。0sin1RBLEFmgf6sin1fFmgBLER当当R较小时较小时,电路中电流较电路中电流较大，安培力也较大，摩擦大，安培力也较大，摩擦力沿斜面向下。力沿斜面向下。0sin2RBLEFmgf2 . 1sin2fFmgBLER电阻电阻R应调的范围：应调的范围：1.2R 622（18）如图所示，有两根和水平方向成）如图所示，有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道，上端角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强

16、磁场，磁感，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为强度为B,一根质量为一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则，则 A.如果如果B增大，增大，vm将变大将变大 B.如果如果变大，变大，vm将变大将变大C.如果如果R变大，变大，vm将变大将变大 D.如果如果m变小，变小，vm将变大将变大RBBmgFFN分析：分析：RBLvI RvLBBILF22maFmgsin由牛顿定律：由牛顿定律：当当a=0时，金属杆的速度最大。时，金属杆的速度最大。Rv

17、LBmgm22sin22sinLBRmgvm 6 6 、粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a a、b b两点间的电势差绝对值最大的（两点间的电势差绝对值最大的（ ）B/10- -2Wbt/sA B D0120.1单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂单匝矩形线

18、圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：化的规律如图所示，则：( )A、线圈中、线圈中0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B、线圈中、线圈中D时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C、线圈中、线圈中D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D、线圈中、线圈中0到到D时间内时间内 平均感应电动势为平均感应电动势为0.4VABD例与练例与练7斜率表示斜率表示的变化率的变化率如图如图,长为长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度强磁场的平面内以角速度匀速转动匀速转动,磁

19、场磁场的磁感应强度为的磁感应强度为B,求杆求杆OA两端的电势差两端的电势差.AOA221LBE例与练例与练8如图如图,水平面上有两根相距水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金的足够长的平行金属导轨属导轨MN和和PQ,它们的电阻不计它们的电阻不计,在在M和和P之间接之间接有有R=3.0的定值电阻的定值电阻,导体棒长导体棒长ab=0.5m,其电阻为其电阻为r=1.0,与导轨接触良好与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中下的匀强磁场中,B=0.4T.现使现使ab以以v=10ms的速的速度向右做匀速运动度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大中的电流多大? ab

20、两点间的电压多大两点间的电压多大?(2)维持维持ab做匀速运动的外力多大做匀速运动的外力多大?(3)ab向右运动向右运动1m的过程中的过程中, 外力做的功是多少外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少电路中产生的热量是多少? RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V例与练例与练95.(105.(10分分) )固定在匀强磁场中的正方形固定在匀强磁场中的正方形导线框导线框abcdabcd，边长为，边长为l,l,其中其中abab是一段是一段电阻为电阻为R R的均匀电阻丝，其余三边均为的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线电阻可忽略的铜线. .磁场的磁感应

21、强度磁场的磁感应强度为为B B，方向垂直纸面向里，方向垂直纸面向里. .现有一段与现有一段与abab段的材料、粗段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝细、长度均相同的电阻丝PQPQ架在导线框上，如图所示架在导线框上，如图所示. .若若PQPQ以恒定的速度以恒定的速度v v从从adad滑向滑向bc,bc,当其滑过当其滑过 l l的距离时，的距离时，通过通过aPaP段电阻的电流是多大？方向如何？段电阻的电流是多大？方向如何？13等效电路图等效电路图 R1R2E r1【解析解析】PQPQ向右滑动切割磁感线，向右滑动切割磁感线，产生感应电动势，相当于电源，产生感应电动势，相当于电源，外电路由外电路由PaP

22、a与与PbPb并联而成，并联而成，PQPQ滑滑过过 时的等效电路如图所示时的等效电路如图所示. .PQPQ切割磁感线产生的感应电动势切割磁感线产生的感应电动势大小为大小为E=Blv,E=Blv,方向由方向由Q Q指向指向P.P.l3外电路总电阻为外电路总电阻为R R外外 电路总电流为电路总电流为aPaP段电流大小为段电流大小为 方向由方向由P P到到a.a.12RR233=R129R+R33EBlv9BlvI=2R+R11RR+R9外外aP26BlvI =I=,311R例例2 2：把总电阻为：把总电阻为2R2R的均匀电阻丝焊接成一半径为的均匀电阻丝焊接成一半径为a a的的圆环圆环, ,水平固定

23、在竖直向下的磁感应强度为水平固定在竖直向下的磁感应强度为B B的匀强磁的匀强磁场中场中, ,如图所示如图所示, ,一长度为一长度为2a,2a,电阻为电阻为R,R,粗细均匀的金属粗细均匀的金属棒棒MNMN放在圆环上放在圆环上, ,它与圆环始终保持良好的接触它与圆环始终保持良好的接触, ,当金当金属棒以恒定速度属棒以恒定速度v v向右移动经过环心向右移动经过环心O O时时, ,求求: :2,在圆环和金属棒上消耗的总功率?1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U?BavRRBavIRURBavRRBavrREIBavvaBBlvEab3221343421222, 1外外RvaBRBavBavEIIUIU

24、P22238342, 2内外总NM RRE R4.4.如图所示，圆环如图所示，圆环a a和和b b的半径之比的半径之比R R1 1RR2 2=21,=21,且粗细相同，用同样且粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环的导线材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a a环置于磁场中环置于磁场中与只有与只有b b环置于磁场中两种情况下，环置于磁场中两种情况下，A A、B B两点的电势差之两点的电势差之比为比为( )( )A.11 B.21 C.31 D.41A.11 B.21

25、C.31 D.41【解析解析】选选B.B.设设b b环的面积为环的面积为S S，由题可知，由题可知a a环的面积为环的面积为4S4S，若若b b环的电阻为环的电阻为R R，则，则a a环的电阻为环的电阻为2R.2R.当当a a环置于磁场中时，环置于磁场中时，a a环等效为内电路，环等效为内电路，b b环等效为外电路，环等效为外电路，A A、B B两端的电压两端的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律为路端电压，根据法拉第电磁感应定律当当b b环置于磁场中时环置于磁场中时UUABAB= = 所以所以U UABABUUABAB=21.=21.故故B B正确正确. .AB4 BSER4S BE=,U

26、=ttR+2R3 tBSE =ttE 2R2S B=R+2R3 t例例6： 水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分，分析析ab 的运动情况，并求的运动情况，并求ab的最大速度。的最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：，画出受力图： F f1 F f2 Ff当当f=F 时

27、，时，a=0，速度达到最大，速度达到最大，F=f=BIL=B2 L2 vm /R vm=FR / B2 L2vm称为收尾速度称为收尾速度.又解：匀速运动时，拉力又解：匀速运动时，拉力所做的功使机械能转化为所做的功使机械能转化为电阻电阻R上的内能。上的内能。 F vm=I2 R= B2 L2 v2 m /R vm=FR / B2 L2 例例7： 如图示，平行光滑导轨竖直放置，匀强磁如图示，平行光滑导轨竖直放置，匀强磁场方向垂直导轨平面，一质量为场方向垂直导轨平面，一质量为m 的金属棒沿导轨滑的金属棒沿导轨滑下，电阻下，电阻R上消耗的最大功率为上消耗的最大功率为P（不计棒及导轨电（不计棒及导轨电阻

28、），要使阻），要使R上消耗的最大功率为上消耗的最大功率为4P，可行的，可行的 办法有：办法有： （ ）A. 将磁感应强度变为原来的将磁感应强度变为原来的4倍倍B. 将磁感应强度变为原来的将磁感应强度变为原来的1/2倍倍C. 将电阻将电阻R变为原来的变为原来的4倍倍D. 将电阻将电阻R变为原来的变为原来的2 倍倍a bR解：解：稳定时稳定时 mg=F=BIL =B2 L2vm R vm=mgR B2L2Pm=Fvm=mgvm= m2g2R B2L2 B C课堂小结：课堂小结：1 1理解感应电动势的概念。理解感应电动势的概念。2 2磁通量的变化率是表示磁通量变化磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的

29、物理量，区别快慢的物理量，区别、E=E=/t t。3 3理解法拉第电磁感应定律内容、数理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。学表达式。4 4会推导表达式会推导表达式E E= =BLvBLvsinsin。5 5会用会用E=nE=n/t t和和E E= =BLvBLvsinsin解决解决问题。问题。 374 4 电磁感应中的能量与动力学问题电磁感应中的能量与动力学问题磁通量磁通量 变化变化感应电流感应电流感应电动势感应电动势右手定则右手定则楞次定律楞次定律tnEBlvE 等效电等效电源源等效电等效电路路求电流求电流I求安培力求安培力F力与运动力与运动功能关系功能关系受力示意图受力示意图39 1.

30、电磁感应与力学相结合的问题电磁感应与力学相结合的问题 方法：从运动和力的关系着手，运用牛方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律顿第二定律 (1)基本思路：受力分析基本思路：受力分析运动分析运动分析变变化趋向化趋向确定运动过程和最终的稳定状确定运动过程和最终的稳定状态态由牛顿第二定律列方程求解由牛顿第二定律列方程求解.40 (2)注意安培力的特点：注意安培力的特点：41 (3)纯力学问题中只有重力、弹力、纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物相应的摩擦

31、力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系题时要注意上述联系.42 2.电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题 电磁感应的过程是能量的转化和电磁感应的过程是能量的转化和守恒的过程，导体切割磁感线或磁通守恒的过程，导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能便转化为电能机械能或其他形式的能便转化为电能；感应电流做功，又可使电能转化为；感应电流做功，又可使电能转化为机械能或电阻的内能等机械能或电阻的内能等.43 电磁感应的过程总是伴随着能量转电磁感应的过程总是伴随着能量转化的过程，

32、因此在分析问题时，应牢牢化的过程，因此在分析问题时，应牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化，然后借助于动能能量参与了相互转化，然后借助于动能定理或能量守恒定律等规律求解定理或能量守恒定律等规律求解.需要说需要说明的是明的是克服安培力做了多少功，就有多克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为了电能少其他形式的能转化为了电能.例例1：定值电阻：定值电阻R，导体棒，导体棒ab电电阻阻r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀，匀强磁场磁感应强度为强磁场磁感应强度为B

33、，当棒，当棒ab以速度以速度v向右匀速运动时：向右匀速运动时：产生电动势产生电动势回路电流回路电流ab两端电压两端电压电流的总功率电流的总功率ab棒消耗的电功率棒消耗的电功率问题问题1： vRabrBlvE rRBlvIRrRBlvUbarRvlBP222电rrRBlvPab2)(例例1：定值电阻：定值电阻R，导体棒，导体棒ab电电阻阻r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀，匀强磁场磁感应强度为强磁场磁感应强度为B，当棒，当棒ab以速度以速度v向右匀速运动时：向右匀速运动时：问题问题2：棒棒ab受到的安培力为多大；要使棒受到的安培力为多大；要使棒ab匀匀速运动，要施加多大的外力，方向

34、如何？速运动，要施加多大的外力，方向如何？问题问题3：整个回路中消耗的电能从哪里转化来的，整个回路中消耗的电能从哪里转化来的，它们之间有什么样的关系？它们之间有什么样的关系？rRvlBIBlF22安方向向右安,22rRvlBFF电外PrRvlBvFP222外力外力F对棒对棒ab做功做功 vRabrF问问4：若若ab向右运动位移为向右运动位移为x时，速度达到最大值时，速度达到最大值vm，这一这一过程中回路产生的焦耳热为多少，过程中回路产生的焦耳热为多少， ab 产生的焦耳热又为产生的焦耳热又为多少？多少？变式变式1：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质棒质量为量为m，开始静止，当受到一个，开始

35、静止，当受到一个向右恒力向右恒力F的作用，则：的作用，则：rRrlBrRmFFxQab44222)(442222)(,21lBrRmFFxQmvQFxm热热 vRabrF问问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？为多少？变式变式1：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质棒质量为量为m，开始静止，当受到一个，开始静止，当受到一个向右恒力向右恒力F的作用，则：的作用，则：tEEtrREtIq又,rRBlxrRq vRabrF方法小结：方法小结：1、受力分析：必要时画出相应的平面图。、受力分析：必要时画出相应的平面图。 受力平衡时，速度最大。受力平衡

36、时，速度最大。2、电路问题：画出等效电路图，产生感应电动势的、电路问题：画出等效电路图，产生感应电动势的导体相当于电源，其电阻为内阻。导体相当于电源，其电阻为内阻。3、能量问题：安培力做负功，其它能转化为电能。、能量问题：安培力做负功，其它能转化为电能。 P安安（=F安安V）=P电电（=EI）4、解题方法：动能定理、能量守恒定律或功能关系、解题方法：动能定理、能量守恒定律或功能关系例例2：如图所示，：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽与导轨垂直向上，导轨宽度度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒，电阻可忽略不计，导体棒ab质量质量为为m0.2kg，其电阻，其电阻R0.1，跨放在，

37、跨放在U形框架上，形框架上，并能无摩擦的滑动，求：并能无摩擦的滑动，求：（1）导体下滑的最大速度）导体下滑的最大速度vm。（2）在最大速度）在最大速度vm时，时，ab上消耗的电功率上消耗的电功率Pm300BmgFFNabB300例例2：如图所示，：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽与导轨垂直向上，导轨宽度度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒，电阻可忽略不计，导体棒ab质量质量为为m0.2kg，其电阻，其电阻R0.1，跨放在，跨放在U形框架上，形框架上，并能无摩擦的滑动，求：并能无摩擦的滑动，求：（1）导体下滑的最大速度）导体下滑的最大速度vm。300BmgFFN解：（解：（1）

38、导体下滑的最大速度导体下滑的最大速度vm,30sin0IBlmgRBlvImsmvm/5 . 2由以上解得例例2：如图所示，：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为质量为m0.2kg，其电阻，其电阻R0.1，跨放在，跨放在U形框架上，并能无形框架上，并能无摩擦的滑动，求：摩擦的滑动，求：（2）在最大速度）在最大速度vm后，后，ab上消耗的电功率上消耗的电功率Pm解：（解：（2）导体棒达最大速度导体棒达最大速度vm后后WRRBlvRIPmm5 . 2)(22WvmgPPmGm5 . 230s

39、in0或WvIBlPPmm5 . 2克或300BmgFFN例例3 3如图，竖直放置的光滑平行金属导轨如图，竖直放置的光滑平行金属导轨MNMN、PQPQ相距相距L L，在，在M M点和点和P P点间接一个阻值为点间接一个阻值为R R的电阻，在两导轨间的电阻，在两导轨间 OOOO1 1O O1 1O O 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d d的的匀强磁场，磁感应强度为匀强磁场，磁感应强度为B B一质量为一质量为m m，电阻为，电阻为r r的导的导体棒体棒abab垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距d d0 0现使现使abab棒由静

40、止开始释放，棒棒由静止开始释放，棒abab在离开磁场前在离开磁场前已经做匀速已经做匀速直线运动（棒直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计过程中始终保持水平，导轨电阻不计),求：求：（1）棒）棒ab在离开磁场下边界时在离开磁场下边界时的速度的速度;（2）棒）棒ab在通过磁场区的过程在通过磁场区的过程中产生的焦耳热；中产生的焦耳热；（3）试分析讨论）试分析讨论ab棒在磁场中棒在磁场中可能出现的运动情况可能出现的运动情况RPMabd0dOBQNO1O1O （1）设）设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的棒离开磁场边界前做匀速运动的

41、速度为速度为v，产生的电动势为，产生的电动势为解：解：E = BLv电路中电流电路中电流rREI 对对ab棒，由平衡条件得棒，由平衡条件得 mg=IBL解得解得22LB)rR(mgv (2) 由能量守恒定律：由能量守恒定律：2电021)(mvQddmg解得解得442230电2)()(LBrRgmddmgQ2)()(442230棒电LBrRgmddmgrRrQRPMabd0dOBQNO1O1O（3 3）三种可能）三种可能讨论：讨论：54（30）如图所示，长如图所示，长L1宽宽L2的矩形线圈电阻为的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为，处于磁感应强度为B的匀的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线

42、圈以向右的速度强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线圈以向右的速度v 匀速拉出匀速拉出磁场的过程中，下面物理量与速度磁场的过程中，下面物理量与速度v 成正比的有：成正比的有： A.拉力的大小拉力的大小F B. 拉力的功率拉力的功率P C. 线圈中产生的电热线圈中产生的电热Q D.通过线圈某一截面的电荷量通过线圈某一截面的电荷量q 。 FBL1L2vRvLBFBILFREIvBLE22222,22222vRvLBFvPvRvLLBFLWQ12221RtREtIq55（31）如图所示，把矩形线框从匀强磁场中匀速拉出第一次用速度）如图所示，把矩形线框从匀强磁场中匀速拉出第一次用速度v1，第二次用速度

43、第二次用速度v2，而且，而且v2=2v1若两次拉力所做功分别为若两次拉力所做功分别为W1和和W2，两次做，两次做功的功率分别为功的功率分别为P1和和P2，两次线圈产生的热量分别为，两次线圈产生的热量分别为Q1和和Q2，则下述正确，则下述正确的结论是：的结论是： A.W1=W2, P1=P2，Q1=Q2 B.W1W2, P1P2，Q1=Q2C.W1=2W2, 2P1=P2, 2Q1=Q2 D.W2=2W1, P2=4P1, Q2=2Q1 vI=BLv/R W=BIL2=B2L3v/R W2=2W1t=L/v P=W/t=Wv/L=B2L2v2/RP2=4P1根据能量转化与守恒，根据能量转化与守恒

44、，拉力做功等于线圈内拉力做功等于线圈内能的增加能的增加(产生的热产生的热量量)QQ2=2Q1小结：电磁感应现象中的动态分析小结：电磁感应现象中的动态分析(1)重点抓好重点抓好受力情况受力情况和和运动情况运动情况的动态分析的动态分析(2)动态过程动态过程导体受力产生导体受力产生感应电动势感应电动势感应电流感应电流通电导体受安通电导体受安培力培力合外力合外力变化变化加速度加速度变化变化速度变化速度变化周而复始循环周而复始循环(3)最终的稳定状态最终的稳定状态当加速度当加速度 a=0 时，速度时，速度 v 达到最大，达到最大，导体达到稳定运动状态导体达到稳定运动状态小结：电磁感应中的能量转换小结：电

45、磁感应中的能量转换1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求电磁感应的过程、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求电磁感应的过程 总是伴随着能量的转化，电磁感应中出现的电能一定是总是伴随着能量的转化，电磁感应中出现的电能一定是 由其它形式的能量转化而来，同时电流通过导体做功又由其它形式的能量转化而来，同时电流通过导体做功又 会发生电能和其它形式能量的转化。总之，电磁感应的会发生电能和其它形式能量的转化。总之，电磁感应的 过程，实际上就是电能、机械能、内能等之间相互转化过程，实际上就是电能、机械能、内能等之间相互转化 的过程，遵守能的转化和守恒定律。的过程，遵守能的转化和守恒定律。2 2、理解要点、理解要点

46、电磁感应产生的效果总是要阻碍引起电磁感应的磁电磁感应产生的效果总是要阻碍引起电磁感应的磁 通量的变化和机械运动通量的变化和机械运动电磁感应的本质：电磁感应的本质：通过克服磁场力做功，把机械能通过克服磁场力做功，把机械能 或其它形式的能转化为电能的过程或其它形式的能转化为电能的过程三、自感、涡流三、自感、涡流1.1.互感现象：两个互相靠近的线圈互感现象：两个互相靠近的线圈, ,当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时, ,它所产生的变化的它所产生的变化的_会在另一个线圈中产生会在另一个线圈中产生_的现象的现象. .2.2.自感现象：由于通过导体自身的自感现象：由于通过导体自身的_而产生的

47、电磁而产生的电磁感应现象感应现象. .3.3.自感电动势自感电动势(1)(1)定义：在定义：在_中产生的感应电动势中产生的感应电动势. .磁场磁场感应电动势感应电动势电流发生变化电流发生变化自感现象自感现象(2)(2)表达式：表达式：_._.(3)(3)自感系数自感系数L L相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关素有关. .单位：亨利单位：亨利(H)(H)，1 mH=_ H,1 H=_ H.1 mH=_ H,1 H=_ H.IE=Lt1010-3-31010-6-6(2)(2)表达式：表达式：_._.(3)(3)自感系数自感系数L L相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关素有关. .单位：亨利单位：亨利(H)(H)，1 mH=_ H,1 H=_ H.1 mH=_ H,1 H=_ H.IE=Lt1010-3-31010-6-6？IAIBItABABOtI