1、电磁感应现象的应用电磁感应现象的应用1PPT课件EIr Blv 电源电源 外电路外电路 内阻内阻 一、电磁感应现象中的电路问题一、电磁感应现象中的电路问题2PPT课件 例例1 1、如图所示，在宽为、如图所示，在宽为0.5m0.5m的平行导轨上的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为垂直导轨放置一个有效电阻为r=0.6r=0.6的导的导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻R1=4R1=4、R2=6R2=6，其他电阻不计整个装，其他电阻不计整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度所示，磁感应强度 B=0.1TB=0
2、.1T当直导当直导 体棒在体棒在导轨上以导轨上以v=6m/sv=6m/s的速度向右运动时，求：的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻直导体棒两端的电压和流过电阻R1R1和和R2R2的的电流大小？电流大小？3PPT课件总结：求解电路问题的思路：求解电路问题的思路：求感应电动势求感应电动势E画等效电路图画等效电路图求感应电流求感应电流电压电压功率功率4PPT课件 练习练习1：如图所示，磁感应强度：如图所示，磁感应强度B=0.2T的匀强的匀强磁场中有一折成磁场中有一折成30角的足够长的金属导轨角的足够长的金属导轨，导轨平面垂直于磁场方向。一条长度导轨平面垂直于磁场方向。一条长度 的直导的
3、直导线线MN垂直垂直ob方向放置在轨道上并接触良好。方向放置在轨道上并接触良好。当当MN以以v=4m/s从导轨从导轨O点开始向右平动时，点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻若所有导线单位长度的电阻r=0.1/m。求：。求：经过时间经过时间t=2s 后：后：（1）闭合回路的感应电动势的瞬时值）闭合回路的感应电动势的瞬时值?（2）闭合回路中的电流大小和方向）闭合回路中的电流大小和方向?（3）2s内，闭合回路的感应内，闭合回路的感应 电动势平均值电动势平均值5PPT课件 练习练习2 2：两根光滑的长直金属导轨：两根光滑的长直金属导轨M NM N、MNMN平行置于同一水平面内，导轨间距为平行置于
4、同一水平面内，导轨间距为l l，电阻不计，电阻不计，M M、MM处接有如图所示的电路，处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为电路中各电阻的阻值均为R R，电容器的电容为，电容器的电容为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a ba b垂直垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B B、方向、方向竖直向下的匀强磁场中竖直向下的匀强磁场中a ba b在外力作用下向在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在右匀速运动且与导轨保持良好接触，在abab运运动距离为动距离为s s的过程中，整个回路中产生的焦耳的过程中，整个回路中产生的
5、焦耳热为热为Q Q求求（1 1）abab运动速度运动速度v v的大小；的大小；（2 2）电容器所带的电荷量）电容器所带的电荷量q q v=4QRB2l2sq=CQRBls 6PPT课件感应电流感应电流电磁感应现象电磁感应现象通电导线在磁场中受到安培力通电导线在磁场中受到安培力二、电磁感应现象中的力学问题二、电磁感应现象中的力学问题7PPT课件 练习练习1.如图所示如图所示,U形导线框固定在水平面上形导线框固定在水平面上,右端放有质量为右端放有质量为m的金属棒的金属棒ab,ab与导轨间的与导轨间的动摩擦因数为动摩擦因数为,它们围成的矩形边长分别为它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为
6、回路的总电阻为R.从从t=0时刻起时刻起,在竖在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场场B=kt,（k0）那么在）那么在t 为多大时为多大时,金属棒开金属棒开始移动？始移动？8PPT课件 练习练习2.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为，每边长为L，总电阻为，总电阻为R，总质量为，总质量为m。将其置于磁感应强度为将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且面保持在竖直平面内，且cd边始终与水
7、平的磁边始终与水平的磁场边界面平行。当场边界面平行。当cd边刚进入磁场时：边刚进入磁场时：（1）求线框中产生的感应电动势大小；）求线框中产生的感应电动势大小；（2）求）求cd两点间的电势差大小；两点间的电势差大小；（3）若此时线框加速度恰好为零，）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度求线框下落的高度h所应满足的条件。所应满足的条件。9PPT课件电能电能其他形式能其他形式能焦耳热焦耳热三、电磁感应现象中的能量问题三、电磁感应现象中的能量问题外力克服安培力做功外力克服安培力做功感应电流做功感应电流做功10PPT课件 练习练习:如图所示，将边长为如图所示，将边长为a、质量为、质量为m、电阻为、
8、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进人面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人磁场整个运动过段高度，然后落下并匀速进人磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不且线框不发生转动求：发生转动求：(1)线框在下落阶段匀速进人磁场线框在下落阶段匀速进人磁场 时的速度时的速度V2
9、；(2)线框在上升阶段刚离开磁场时线框在上升阶段刚离开磁场时 的速度的速度V1；(3)线框在上升阶段通过磁场过程线框在上升阶段通过磁场过程 中产生的焦耳热中产生的焦耳热Q11PPT课件 练习练习、如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同、如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值，左端接有阻值R=0.3的电阻。一质量的电阻。一质量m=0.1kg，电阻，电阻r=0.1的金的金属棒属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水
10、平向右。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀的加速度做匀加速运动，当棒的位移加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比的焦耳热之比Q1：Q2=2:1。导轨足够长且电阻不计，。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中时钟与导轨垂直且两端与导轨保持良棒在运动过程中时钟与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求好接触。求1、棒在匀加速过程中，通过电阻、棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量的电荷量q：2、撤去外力后回路中产生的焦
11、耳热、撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2：3、外力做的功、外力做的功WF12PPT课件四、电磁感应现象中的图像问题四、电磁感应现象中的图像问题13PPT课件图140cm40cm vist/oist/oist/oist/o12 345123451 23 4512345ABCD图图214PPT课件bcadefDitoitoitoitoCAB首先将运动过程分首先将运动过程分段处理在每一段段处理在每一段运动过程中确定哪运动过程中确定哪一段导线切割磁感一段导线切割磁感线，它就相当于电线，它就相当于电源，然后确定切割源，然后确定切割磁感线的有效长度，磁感线的有效长度，再根据再根据E=BLvE=BLv和右和右
12、手定则判定感应电手定则判定感应电流的大小和方向流的大小和方向15PPT课件AABCitoABCitoitoitoD首先将运动过程分段处理在每一段运动过程中确定哪一首先将运动过程分段处理在每一段运动过程中确定哪一段导线切割磁感线，它就相当于电源，然后确定切割磁感段导线切割磁感线，它就相当于电源，然后确定切割磁感线的有效长度，再根据线的有效长度，再根据E=BLvE=BLv和右手定则判定感应电流的和右手定则判定感应电流的大小和方向大小和方向16PPT课件例例4如图，一个边长为如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为纸面向里的匀强磁场；一个边
13、长也为l的正方形导线的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线与导线框的一条边垂直，框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框。在的延长线平分导线框。在t0时时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以，直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框中表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示it关系的图示中，可能正确的是关系的图示中，可能正确的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.ba17PPT课件1
14、8PPT课件19PPT课件20PPT课件21PPT课件badcef解：解：cd边从开始到位置边从开始到位置,cd切割的有效长度均匀增大切割的有效长度均匀增大cd边从到位置，边从到位置，cd切割的有效长度不变，切割的有效长度不变，cd边从边从 到位置，到位置，cd切割的有效长度均匀减小，切割的有效长度均匀减小，cd边从边从 到位置，到位置，cd和和ef边都切割，总有效边都切割，总有效长度很快减小到长度很快减小到0，由对称性，接下来由对称性，接下来的过程与前对称。的过程与前对称。可见图线可见图线C正确。正确。22PPT课件例例4如图，一个边长为如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于的正方形虚
15、线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线与导线框的一条边垂直，框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框。在的延长线平分导线框。在t0时时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以，直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框中表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示it关系的图示中，可能正确的是关系的图示中，可能
16、正确的是（）0it0it0it0itA.D.C.B.Cba解见下页解见下页23PPT课件lAl图1xl3lBF图2)(vltoooo1234512 34512 34512345ABCDFFF)(vlt)(vlt)(vlt24PPT课件 6、现使线框以速度现使线框以速度v匀速穿过磁场区域匀速穿过磁场区域,若以初始位置若以初始位置为计时起点，规定为计时起点，规定电流逆时针方向电流逆时针方向时的电动势方向为时的电动势方向为正正，B垂直纸面向里垂直纸面向里为正，则以下关于线框中的感应为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流及电功率的四个图象正确电动势、磁通量、感应电流及电功率的四个图象正确
17、的是的是()CD25PPT课件题型二题型二.图象的关联图象的关联(变换变换)26PPT课件例例1矩形导线框矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定方向与导线框所在平面垂直，规定 磁场的正方向垂磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所随时间变化的规律如图所0B/Tt/sB0-B01234dabc0i/At/sI0-I01 2 3 40i/At/sI0-I01 2 3 40i/At/sI0-I01 2 3 40i/At/sI0-I01 2 3 4CABD示。若规定顺时针示。若规定顺时针方向为感应电
18、流方向为感应电流i的的正方向，下列正方向，下列i-t图图中正确的是（中正确的是（）D27PPT课件 例例2：磁感应强度：磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为的正方向，线圈中的箭头为电流电流i的正方向（如图所示），已知线圈中感生的正方向（如图所示），已知线圈中感生电流电流i随时间而变化的图象如图所示，则磁感应随时间而变化的图象如图所示，则磁感应强度强度B随时间而变化的图象可能是（随时间而变化的图象可能是（）BiitBBBBttttABCDCD28PPT课件例3、在竖直向上的匀强磁场中，、在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电属圆线圈
19、，规定线圈中感应电流的正方向如图所示，当磁场流的正方向如图所示，当磁场的磁感应强度的磁感应强度B随时间随时间t如图变如图变化时，在图中正确表示线圈感化时，在图中正确表示线圈感应电动势应电动势E变化的是（变化的是（）BIBt/sO2 3 4 5E2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sE2E0E0-E0-2E0O1 2 3 4 5t/sABCDA29PPT课件图3Itoooo1234 512 3451234512 345ABCD6666IIIttttBtBRSRtBSREI图2B图1st/o12345B/T630PPT课件
