1、第3讲电磁感应中的电路与图像问题,知识梳理?一、电磁感应中的电路问题1.在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路相当于电源。因此,电磁感应问题往往与电路问题联系在一起。,2.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)确定感应电动势的大小和方向;(2)画等效电路;(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律、电功率等相关知识求解。,3.与上述问题相关的几个知识点(1)电源电动势E=Blv或E=n?。(2)闭合电路欧姆定律I=?;部分电路欧姆定律I=?;电源的内电压Ur=Ir;电源的路端电压U=IR=E-
2、Ir。(3)通过导体的电荷量q=It=n?。,二、电磁感应中的图像问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、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、-t图像、E-t 图像和I-t 图像。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像,即E-x图像和I-x 图像。,1.如图所示,一个边长为L、电阻均匀分布的正方形线框abcd,在外力作用下,以速度v匀速穿过宽度均为L的两个匀强磁场。这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反。线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。取逆时针方向为电流正方向。,若从图示位置开始,线框中产生的
3、感应电流i、导体ba段电压uba与运动位移x之间的函数图像如图所示,则正确的是?(),D,答案D线框bc边进入左侧磁场时,E=BLv,i0=?,沿逆时针方向,uba=?BLv;当bc边进入右侧磁场时,ad边同时进入左侧磁场,此时E=2BLv,i0=2i0=?,沿顺时针方向,uba=-?BLv=-?BLv,故D正确。,2.如图所示,PN和QM两平行金属导轨相距1 m,电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2,且R1=6 ,ab导体杆的电阻为2 ,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T。现ab以恒定速度v=3 m/s匀速向右移动,这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗
4、的电功率之和相等,求:(1)R2的阻值;(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少;(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大。,答案(1)3 (2)0.375 W0.75 W(3)0.75 N,解析(1)内外功率相等,则内外电阻相等: ?=2 解得R2=3 (2)E=BLv=113 V=3 V总电流I=?=? A=0.75 A路端电压U=IR外=0.752 V=1.5 VP1=?=? W=0.375 WP2=?=? W=0.75 W(3)F=F安=BIL=10.751 N=0.75 N,深化拓展,考点一电磁感应电路问题,考点二电磁感应图像问题分析,考点三综合应用电路和图像分析电磁感应问题,深化拓展考
5、点一电磁感应电路问题1.电磁感应中电路知识的关系图,2.解电磁感应中电路问题时关注以下几点(1)明确电源的电动势。E=n?=nS?=nB?,E=BLv,E=?BL2。(2)明确电源的正、负极:根据电源内部电流的方向是从负极流向正极,即可确定电源的正、负极。(3)明确电源的内阻:即相当于电源的那部分电路的电阻。(4)明确电路关系:即构成回路的各部分电路的串、并联关系。(5)结合闭合电路欧姆定律和电功、电功率等能量关系列方程求解。,1-1如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下
6、沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中?(),A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大,C,答案C由题意知,题目情形可等效为如图所示的电路问题,其中R左+R右=3R,E=BLv,r=R,当PQ向右运动时,R左增大,R右减小,两者并联的总电阻R外先增大后减小,当PQ运动到线框正中央位置时,R外最大,故流过PQ的电流先减小后增大,A项错误;PQ两端电压U=E-Ir,故U的变化为先增大后减小,B项错误;拉力的功率P=P总=EI,故拉力的功率先减小后增大,C项正确;线框作为外电路,总电阻最大值为R总=?=?0代表圆盘逆时针转动。已知:R=3.0 ,B=1.0 T,r=0.2 m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻。(1)根据图(b)写出ab、bc段对应的I与的关系式;(2)求出图(b)中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc;(3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。,图(a),图(b),答案见解析,解析(1)由图像可知,在ab
