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1、法拉第电磁感应定律的应用,知识回顾:,感应电动势的有无取决于:,感应电动势的大小取决于:,磁通量是否变化,磁通量的变化率,法拉第电磁感应定律:,（n为线圈的匝数）,E求解,重要的推论:,（为v与B夹角）,通常计算平均感应电动势,多用于计算瞬时感应电动势,二.电磁感应中的电路:,产生感应电动势的导体,相当于电源,用电器,组成闭合电路,电源内部:负到正(低电势到高电势),电流方向,外电路 :正到负(高电势到低电势),应用一：与电路计算综合,方法：1、画出等效电路图 电源：标明位置、正负极、内阻 外电路：结构以及电阻大小 2、常用公式：,1：把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定
2、在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,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?,2、用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框、以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是( )A UaUbUcUd B UaUbUdUcC UaUbUcUd D UbUaUdUc,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
3、垂直于线框平面，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磁场，如图12-2-1所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是( ),B,3、电阻为R的闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中，ad边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab、ad边长分别用L1、L2表示，若把线圈沿v方向匀速拉出磁场所用时间为t，则通过线框导线截面的电量是: （ ）,B,如图所示，用外力将单匝矩形线框从匀强磁场的边缘匀速拉出设线框的面积为S，磁感强度为B，线框电阻为R，那么在拉出过程中，通过导线截面的电量是 ,电量的计算：,3如图17所示，匀强磁场B=0.1
4、T，金属棒AB长0.4m，与框架宽度相同，电阻为R1/3，框架电阻不计，电阻R1=1，R2=2当金属棒以5ms的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器C为0.3F，则充电量多少？,应用二：与安培力综合,如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框ABCD，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，EF为垂直于AB的一根导体杆，它可以在AB、CD上无摩擦地滑动杆EF及线框中导线的电阻都可不计开始时，给EF一个向右的初速度，则( )AEF将匀速向右运动 BEF将往返运动CEF将减速向右运动，但不是匀减速 DEF将加速向右运动,C,如图所示，长为L的金属棒ab与
5、竖直放置的光滑金属导轨接触良好（导轨电阻不计），匀强磁场中的磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面，金属棒无初速度释放，释放后一小段时间内，金属棒下滑的速度逐渐 ，加速度逐渐 。若继续下滑，最终会做什么运动？,方法：1、利用等效电路求电流 2、 3、对于切割磁感线的导体，它所受的安培力是阻力 4、结合受力分析和牛顿第二定律求解力和运动的问题,竖直放置的光滑U形导轨宽0.5m，电阻不计，置于很大的磁感应强度是1T的匀强磁场中，磁场垂直于导轨平面，如图所示，质量为10g，电阻为1的金属杆PQ无初速度释放后，紧贴导轨下滑（始终能处于水平位置）。问：（1）到通过PQ的电量达到0.2c时，PQ下落了多大高度
6、？（2）若此时PQ正好到达最大速度，此速度多大？,课本P22,2如图所示，水平桌面上固定一个无电阻的光滑导轨，导轨左端由一个R=0.08的电阻相连，轨距L=50cm。金属杆ab的质量m=0.1Kg，电阻r=0.02，横跨导轨。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用水平力F=0.1N拉ab向右运动，求： （1）杆ab匀速前进时速度大小为多少？电路中消耗的电功率为多少？（2）突然撤消外力F后，电阻R上还能产生的热量为多少。,例4：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m0.2kg，其电阻R0.1，跨放在U形框架上，并能无摩擦
7、的滑动，求：（1）导体下滑的最大速度vm。（2）在最大速度vm时，ab上消耗的电功率Pm,例4：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m0.2kg，其电阻R0.1，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求：（1）导体下滑的最大速度vm。,解：（1）导体下滑的最大速度vm,例4：如图所示， B0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m0.2kg，其电阻R0.1，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求：（2）在最大速度vm后，ab上消耗的电功率Pm,解：（2）导体棒达最大速度vm后,例5如图，竖直放置
8、的光滑平行金属导轨MN、PQ相距2m，在M点和P点间接一个阻值为0.8的电阻，在两导轨间 OO1O1O 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为0.8m的匀强磁场，磁感应强度为1T一质量为1.2kg，电阻为0.2的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距0.2m现使ab棒由静止开始释放，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab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),求：（1）棒ab在离开磁场下边界时的速度;（2）棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热；（3）试分析讨论d。大小不同时，ab棒在磁场中可能出现的运动情况,（1）设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v
9、，产生的电动势为,解：,E = BLv,电路中电流,对ab棒，由平衡条件得 mg=IBL,解得,(2) 由能量守恒定律：,解得,（3）三种 可能,方法小结：1、受力分析：必要时画出相应的平面图。 受力平衡时，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。 P安（=F安V）=P电（=EI）4、解题方法：动能定理、能量守恒定律或功能关系,(3)根据能量守恒列方程求解,5、图像问题,（1）闭合回路，S不变：已知 、B-t图，研究I-t图或F安-t图（2）切割类：已知v、L，研究I-t图、F安-t图（3）切割类：已知
10、I-t图、F安-t图，研究v、F拉、或者做功；,（1）闭合回路，无切割：已知 、B-t图，研究I-t图或F安-t图,学评：P14页2、5题P13页例一P25页19题,（2）切割类：已知v、L，研究I-t图、F安-t图,P21页2题P14页例3P41页6题,用图像法描述切割模型中的感应电流,如图所示，边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd放置在光滑水平桌面上，其bc边紧靠磁感应强度为B、宽度为2L、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘。现使线框以初速度v0匀加速通过磁场，下列图线中能定性反映线框从进入到完全离开磁场区域的过程中，线框中感应电流变化的是（ ）,A,B,C,D,变式二 学评P21，T
11、2,变式三 学评P41，T6,如图所示，在空间中存在两个相邻的，磁感应强度大小相等，方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L。现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是（ ）,A,B,C,D,（3）切割类：已知I-t图、F安-t图，研究v、F拉、或者做功；,P22页8题,BD,6、切割磁感线（二次感应）,7.法拉第电机,原理:,应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势,产生电动势的导体相当于电源,图1-5-5,(2),导体的平均切割速率为:,所以,感应电动势为:,ab两端电势差等于导体棒切割磁感线产生的感应电动势.,b,a,
