2013-2014學年高中物理魯科版選修3-2第1章1-2感應電動勢與電磁感應定律.ppt

第2節(jié) 感應電動勢與電磁感應定律,1知道什么是感應電動勢 2掌握法拉第電磁感應定律的內容和表達式，會用法拉第電磁感應定律解答有關問題 3掌握導體切割磁感線產生的電動勢EBLvsin 的推導及意義會用此關系式解答有關問題,感應電動勢,電源,電源的內阻,變化率,Blv,Blvsin,說明 (1)是狀態(tài)量，是在某時刻(某位置)穿過閉合回路的磁感線條數，當磁場與回路平面垂直時，BS. (2)是過程量，是表示回路從某一時刻變化到另一時刻磁通量的變化量，即21.常見磁通量變化方式有：B不變，S變；S不變，B變；B和S都變，回路在磁場中相對位置發(fā)生改變(如轉動等)總之，只要影響磁通量的因素發(fā)生變化，磁通量就會變化,二、正確理解法拉第電磁感應定律 1感應電動勢 (1)定義：在電磁感應現(xiàn)象中產生的電動勢叫做感應電動勢產生感應電動勢的那部分導體相當于電源 (2)產生條件：不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產生感應電動勢 (3)方向判斷：可用楞次定律或右手定則判斷感應電動勢的方向 對于由于磁場變化產生的電磁感應現(xiàn)象，可用楞次定律判斷產生感應電動勢的那部分導體中感應電流的方向(若電路斷開，可假設將電路閉合)，感應電流的方向就是該部分導體中感應電動勢的方向,對于由于導體切割磁感線產生的電磁感應現(xiàn)象，可用右手定則判斷做切割運動的導體中感應電動勢的方向，四指所指的方向就是感應電動勢的方向,特別提醒 感應電動勢與磁通量的變化率成正比而與磁通量，磁通量的變化量無關,三、導體切割磁感線時的電動勢 1公式EBLvsin 的理解 (1)該公式可看成法拉第電磁感應定律的一個推論，通常用來求導體做切割磁感線運動時的感應電動勢若速度v是即時速度，則電動勢E即為即時電動勢；若速度v是平均速度，則電動勢E即為平均電動勢 (2)式中L應理解為導線切割磁感線時的有效長度，如果導線不和磁場或v垂直，L應是導線在垂直磁場或v方向的投影的長度，如果切割磁感線的導線是彎曲的，則應取與B和v垂直方向上的投影的長度,如圖123甲中，半徑為r的半圓形導體垂直切割磁感線時，感應電動勢EBLv2Brv.,教材資料分析 討論與交流 如圖120所示是某同學設計的用來測量風速的裝置請解釋這個裝置是怎樣工作的,迷你實驗室 制作兩個線圈，分別與電池、小燈泡組成閉合回路，并把兩個線圈套在鐵芯上(如圖116所示) 移動與小燈泡連接的線圈，當改變移動的速度時，觀察小燈泡亮度變化并解釋原因,點撥 連接電池的線圈產生磁場，使與燈泡相連的線圈處于磁場中，當線圈上下移動時，線圈產生感應電動勢，又因為線圈與小燈泡組成閉合回路，則有電流通過小燈泡，使小燈泡發(fā)光,【典例1】 如圖125(a)所示的螺線管，匝數n1 500匝，橫截面積S20 cm2，電阻r1.5 ，與螺線管串聯(lián)的外電阻R13.5 ，R225 ，方向向右穿過螺線管的勻強磁場的磁感應強度按圖125(b)所示規(guī)律變化，試計算電阻R2的電功率,電阻R2消耗的功率為 P2I2R2(0.2)225 W1.0 W. 答案 1.0 W 借題發(fā)揮 (1)電磁感應問題，由法拉第電磁感應定律求出感應電動勢后，就將電磁感應問題轉化為電路問題，運用電路有關知識求解 (2)利用圖象分析問題時，應首先確定縱、橫坐標的含義，分析圖象的斜率、截距等的含義,【變式1】 穿過某閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象分別如圖126中的所示，下列說法正確的是( ) A圖有感應電動勢，且大小恒定不變 B圖產生的感應電動勢一直在變大 C圖在0t1時間內的感應電動勢是t1t2時間內感應電動勢的2倍 D圖產生的感應電動勢先變大再變小,答案 C,【典例2】 如圖127所示，三角形金屬導軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，以速度v勻速從O點開始右移，若導軌與金屬棒均為粗細相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是( ) A電路中的感應電流大小不變 B電路中的感應電動勢大小不變 C電路中的感應電動勢逐漸增大 D電路中的感應電流逐漸減小 思路點撥 本題考查用公式EBlvsin 求感應電動勢解題關鍵是正確推導出感應電動勢和感應電流的表達式,答案 AC 借題發(fā)揮 此類題一般采用解析式法，推導感應電動勢、感應電流的表達式求出導體棒切割磁感線的有效長度和三角形的周長很重要，并且注意切割磁感線的有效長度、回路總電阻是隨時間變化的,【變式2】 如圖128所示，兩根相距為l的平行直導軌ab、cd，bd間連有一固定電阻R，導軌電阻可以忽略不計MN為放在ab和cd上的一導體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個裝置處于勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于導軌所在平面(指向圖中紙面內)現(xiàn)對MN施力使它沿導軌方向以速度v做勻速運動令U表示MN兩端電壓的大小，則( ),答案 A,思路點撥 本題綜合考查電磁感應與電路計算解題關鍵是正確畫出等效電路,【變式3】 如圖1210甲所示，在勻強磁場中，與磁感應強度B成30角放置一邊長L10 cm的正方形線圈，共100匝，線圈電阻r1 ，與它相連的電路中，電阻R14 ，R25 ，電容C10 F，磁感應強度變化如圖1210乙所示，開關S在t0時閉合求t1 s時R2中電流的大小,答案 0.025 A,法拉第電磁感應定律的應用 1穿過某線圈的磁通量隨時間的變化關系如圖1211所示，在線圈內產生感應電動勢最大值的時間是( ) A02 s B24 s C46 s D610 s,解析 在t圖象中，其斜率在數值上等于磁通量的變化率，斜率越大，電動勢也越大，故C正確 答案 C,2有一面積為S100 cm2的金屬環(huán)，電阻為R0.1 ，環(huán)中磁場的變化規(guī)律如圖1212所示，且磁場方向垂直紙面向里，在t1到t2時間內，通過金屬環(huán)的電荷量是多少？,運動導體切割磁感線產生的電動勢 3.如圖1213所示，金屬導軌間距為d，一端跨接一個電阻R，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于平行金屬導軌所在的平面，一根長金屬棒與導體成角放置，金屬棒與導軌的電阻不計，當金屬棒沿垂直于棒的方向，以恒定速度v在金屬導軌上滑行時，通過電阻的電流大小為_；電阻R的發(fā)熱功率為_,4.在磁感應強度為B的勻強磁場中，長為l的金屬棒OA在垂直于磁場方向的平面內繞O點以角速度勻速轉動，如圖1214所示，求：金屬棒OA上產生的感應電動勢,電磁感應與電路綜合 5在圖1215中，EF、GH為平行的金屬導軌，其電阻不計，R為電阻，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動的導體橫桿有勻強磁場垂直于導軌平面若用I1和I2分別表示圖中該處導線中的電流，則當橫桿AB( ) A勻速滑動時，I10，I20 B勻速滑動時，I10，I20 C加速滑動時，