法拉第电磁感应定律习题课zgh.ppt

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1、电磁感应定律习题课磁通量磁通量 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等效等效电源电源等效等效电路电路求电流求电流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：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：vRabr vRab例例1：定值电阻：定值电阻

2、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？外力外力F对棒对棒ab做功做功lFRab例例2：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质量棒质量为为m，开始静止，当受到一个向，开始静止，

3、当受到一个向右恒力右恒力F的作用，则：的作用，则：rB问问1：ab将如何运动？将如何运动？问问2：ab的最大速度是多少？这时的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？两端的电压为多少？加速度加速度a减小减小的加速运动的加速运动问问3：ab的速度达到最大值前，外力做功功率与回路的电的速度达到最大值前，外力做功功率与回路的电功率有什么样的关系？功率有什么样的关系？P外外 P电，电，W外外=Q热热+EKFRabr问问3：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

4、热又为多少？多少？例例2：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质量棒质量为为m，开始静止，当受到一个向，开始静止，当受到一个向右恒力右恒力F的作用，则：的作用，则：FRabr问问4：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？例例2：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质量棒质量为为m，开始静止，当受到一个向，开始静止，当受到一个向右恒力右恒力F的作用，则：的作用，则：FRabr例例3：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质量棒质量为为m，开始时静止，当受到一水，开始时静止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功平向右拉力的作用，若拉力的功率率P

5、保持不变，则：保持不变，则：问问1：ab将如何运动？将如何运动？问问2：ab的最大速度是多少？这时的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？两端的电压为多少？F减小，减小，F安安增加，增加，做加速度做加速度a减小减小的加速运动的加速运动FRabr例例3：其他条件不变，：其他条件不变，ab棒质量棒质量为为m，开始时静止，当受到一个，开始时静止，当受到一个向右拉力的作用，若拉力的功率向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则：保持不变，则：问问3：若若ab向右运动时间为向右运动时间为t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，电

6、阻电阻R产生的焦耳热产生的焦耳热又为多少？又为多少？方法小结：方法小结：1、受力分析：必要时、受力分析：必要时画出相应的平面图。画出相应的平面图。受力平衡时，速度最大。受力平衡时，速度最大。2、电路问题：、电路问题：画出等效电路图画出等效电路图，产生感应电动势的，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：、能量问题：安培力做负功，其它能转化为电能。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：、解题方法：动能定理、能量守恒定律或功能关系动能定理、能量守恒定律或功能关系例例4：如图所示，：如图所示，B0.2T

7、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。（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4：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

8、.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）导体下滑的最大速度导体下滑的最大速度vm例例4：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，并能无摩形框架上，并能无摩擦的滑动，求：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

9、速度导体棒达最大速度vm后后300BmgFFN例例5 5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的匀的匀强磁场，磁感应强度为强磁场，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的导体的导体棒棒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棒由静止开始释放，

10、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直线已经做匀速直线运动（棒运动（棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程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棒棒离离开开磁磁场场边边界界前前做做匀匀速速运运动动的的速度为速度为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对对ab棒，由平衡条件得棒，由平衡条件得 mg=IBL解得解得(2)由能量守恒定律：由能量守恒定律：解得解得RPMabd0dOBQNO1O1O（3 3）三种）三种 可能可能