2013-2014學(xué)年高中物理魯科版選修3-2第1章1-2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁感應(yīng)定律.ppt

第2節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁感應(yīng)定律,1知道什么是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式，會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律解答有關(guān)問(wèn)題 3掌握導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLvsin 的推導(dǎo)及意義會(huì)用此關(guān)系式解答有關(guān)問(wèn)題,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電源,電源的內(nèi)阻,變化率,Blv,Blvsin,說(shuō)明 (1)是狀態(tài)量，是在某時(shí)刻(某位置)穿過(guò)閉合回路的磁感線條數(shù)，當(dāng)磁場(chǎng)與回路平面垂直時(shí)，BS. (2)是過(guò)程量，是表示回路從某一時(shí)刻變化到另一時(shí)刻磁通量的變化量，即21.常見(jiàn)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(chǎng)中相對(duì)位置發(fā)生改變(如轉(zhuǎn)動(dòng)等)總之，只要影響磁通量的因素發(fā)生變化，磁通量就會(huì)變化,二、正確理解法拉第電磁感應(yīng)定律 1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 (2)產(chǎn)生條件：不管電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (3)方向判斷：可用楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 對(duì)于由于磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，可用楞次定律判斷產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向(若電路斷開(kāi)，可假設(shè)將電路閉合)，感應(yīng)電流的方向就是該部分導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向,對(duì)于由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，可用右手定則判斷做切割運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，四指所指的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向,特別提醒 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比而與磁通量，磁通量的變化量無(wú)關(guān),三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的電動(dòng)勢(shì) 1公式EBLvsin 的理解 (1)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論，通常用來(lái)求導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)若速度v是即時(shí)速度，則電動(dòng)勢(shì)E即為即時(shí)電動(dòng)勢(shì)；若速度v是平均速度，則電動(dòng)勢(shì)E即為平均電動(dòng)勢(shì) (2)式中L應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度，如果導(dǎo)線不和磁場(chǎng)或v垂直，L應(yīng)是導(dǎo)線在垂直磁場(chǎng)或v方向的投影的長(zhǎng)度，如果切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，則應(yīng)取與B和v垂直方向上的投影的長(zhǎng)度,如圖123甲中，半徑為r的半圓形導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv2Brv.,教材資料分析 討論與交流 如圖120所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的用來(lái)測(cè)量風(fēng)速的裝置請(qǐng)解釋這個(gè)裝置是怎樣工作的,迷你實(shí)驗(yàn)室 制作兩個(gè)線圈，分別與電池、小燈泡組成閉合回路，并把兩個(gè)線圈套在鐵芯上(如圖116所示) 移動(dòng)與小燈泡連接的線圈，當(dāng)改變移動(dòng)的速度時(shí)，觀察小燈泡亮度變化并解釋原因,點(diǎn)撥 連接電池的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，使與燈泡相連的線圈處于磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈上下移動(dòng)時(shí)，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，又因?yàn)榫€圈與小燈泡組成閉合回路，則有電流通過(guò)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(shù)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(guò)螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖125(b)所示規(guī)律變化，試計(jì)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(yīng)問(wèn)題，由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)后，就將電磁感應(yīng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為電路問(wèn)題，運(yùn)用電路有關(guān)知識(shí)求解 (2)利用圖象分析問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先確定縱、橫坐標(biāo)的含義，分析圖象的斜率、截距等的含義,【變式1】 穿過(guò)某閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖126中的所示，下列說(shuō)法正確的是( ) A圖有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且大小恒定不變 B圖產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大 C圖在0t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是t1t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍 D圖產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大再變小,答案 C,【典例2】 如圖127所示，三角形金屬導(dǎo)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?gòu)腛點(diǎn)開(kāi)始右移，若導(dǎo)軌與金屬棒均為粗細(xì)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(yīng)電流大小不變 B電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變 C電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大 D電路中的感應(yīng)電流逐漸減小 思路點(diǎn)撥 本題考查用公式EBlvsin 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解題關(guān)鍵是正確推導(dǎo)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的表達(dá)式,答案 AC 借題發(fā)揮 此類題一般采用解析式法，推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的表達(dá)式求出導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度和三角形的周長(zhǎng)很重要，并且注意切割磁感線的有效長(zhǎng)度、回路總電阻是隨時(shí)間變化的,【變式2】 如圖128所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，bd間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可以忽略不計(jì)MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)令U表示MN兩端電壓的大小，則( ),答案 A,思路點(diǎn)撥 本題綜合考查電磁感應(yīng)與電路計(jì)算解題關(guān)鍵是正確畫(huà)出等效電路,【變式3】 如圖1210甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成30角放置一邊長(zhǎng)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(yīng)強(qiáng)度變化如圖1210乙所示，開(kāi)關(guān)S在t0時(shí)閉合求t1 s時(shí)R2中電流的大小,答案 0.025 A,法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1穿過(guò)某線圈的磁通量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖1211所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的時(shí)間是( ) A02 s B24 s C46 s D610 s,解析 在t圖象中，其斜率在數(shù)值上等于磁通量的變化率，斜率越大，電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)的變化規(guī)律如圖1212所示，且磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬環(huán)的電荷量是多少？,運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 3.如圖1213所示，金屬導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個(gè)電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在的平面，一根長(zhǎng)金屬棒與導(dǎo)體成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向，以恒定速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)，通過(guò)電阻的電流大小為_(kāi)；電阻R的發(fā)熱功率為_(kāi),4.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為l的金屬棒OA在垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1214所示，求：金屬棒OA上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電磁感應(yīng)與電路綜合 5在圖1215中，EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，R為電阻，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB( ) A勻速滑動(dòng)時(shí)，I10，I20 B勻速滑動(dòng)時(shí)，I10，I20 C加速滑動(dòng)時(shí)，