高二物理電磁感應(yīng)中的電路問題

1、電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題2. 2. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 那部分電路那部分電路 相當于閉合電路中的電源，這種等效電源通常包相當于閉合電路中的電源，這種等效電源通常包括括 電源和電源和 電源兩類。電源兩類。1 1閉合電路通常由兩大部分組成，一是閉合電路通常由兩大部分組成，一是 ，二是二是 。溫故而知新：溫故而知新：電源電源外電路外電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的 動生動生感生感生例例1.1.兩根光滑的長直金屬導軌兩根光滑的長直金屬導軌MNMN、M MN N平行置于同一平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為水平面內(nèi)，導軌間距為L L，電阻不計，電阻不計，M M、M M處接有如

2、圖處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R R，電容器的電容，電容器的電容為為C C。長度也為。長度也為L L、阻值同為、阻值同為R R 的金屬棒的金屬棒abab垂直于導軌放置，垂直于導軌放置，導軌處于磁感應(yīng)強度為導軌處于磁感應(yīng)強度為B B、方向豎直向下的勻強磁場中。、方向豎直向下的勻強磁場中。ab ab 在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在在ab ab 運動距離為運動距離為s s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q Q。求：（。求：（1 1）abab運動速度運動

3、速度v v 的大??；（的大小；（2 2）電容器所帶的）電容器所帶的電荷量電荷量q q。請先思考，然請先思考，然后說出你的思后說出你的思路即可，課后路即可，課后做計算。做計算。引申：引申：（3 3）如圖所示，假設(shè)原電路右端連有一部分形狀與正如圖所示，假設(shè)原電路右端連有一部分形狀與正弦函數(shù)形狀相同的電路，且滿足弦函數(shù)形狀相同的電路，且滿足y=Lsinx。假設(shè)金屬棒假設(shè)金屬棒電阻和正弦狀電路的電阻不計，其它條件不變，在金屬電阻和正弦狀電路的電阻不計，其它條件不變，在金屬棒以速度棒以速度v勻速滑過正弦段電路的過程中，求整個電路勻速滑過正弦段電路的過程中，求整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱中產(chǎn)生的焦耳熱。（思考，

4、說思路。）。（思考，說思路。） 提醒提醒1 1：動生電源情形可以較復(fù)雜；內(nèi)外電路的電：動生電源情形可以較復(fù)雜；內(nèi)外電路的電阻連接也要仔細分析。阻連接也要仔細分析。xy例例2. 2. 如圖所示，在如圖所示，在PQPQ、QR QR 區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小均為均為B B、方向相反的勻強磁場、磁場方向均垂直于紙面。、方向相反的勻強磁場、磁場方向均垂直于紙面。一導線框一導線框abcdefaabcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bcbc邊與磁場的邊界邊與磁場的邊界P P重合，導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所重合，導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所

5、示。從示。從t t0 0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。已知時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。已知導線框的總電阻為導線框的總電阻為R R，運動速度為，運動速度為v v。求導線框位于如圖兩求導線框位于如圖兩位置時回路中的感應(yīng)電流。位置時回路中的感應(yīng)電流。提醒提醒2：仔細分析等效電源：個數(shù)、正負極、變化：仔細分析等效電源：個數(shù)、正負極、變化答案：答案：(1) i=0 （2）i=3Blv/RlllvLOO/L/45例例3 3（0707上海）如圖所示，上海）如圖所示，LOOLOO/ /L L/ /為一折線，它所形成兩為一折線，它所形成兩個角個角LO OLO O/ /和和OOOO/ /L L/ /

6、均為均為4545。折線的右邊有一勻強。折線的右邊有一勻強磁場，其方向垂直于紙面向磁場，其方向垂直于紙面向里，一邊長為里，一邊長為l l的正方形導線的正方形導線框沿垂直于框沿垂直于OOOO/ /的方向以速度的方向以速度v v作勻速直線運動，在作勻速直線運動，在t t0 0的的刻恰好位于圖中所示位置?？糖『梦挥趫D中所示位置。以逆時針方向為導線框中電以逆時針方向為導線框中電流的正方向，流的正方向，定性畫出線框定性畫出線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖中感應(yīng)電流隨時間變化的圖象。象。 提醒提醒3：當心電動勢的突變！當心電動勢的突變！I0123例例4 4如圖所示，半徑為如圖所示，半徑為r r的金屬圓環(huán)上接有兩

7、只小燈泡的金屬圓環(huán)上接有兩只小燈泡L L1 1和和L L3 3，圓環(huán)上的圓環(huán)上的A A點和圓心之間又接有小燈泡點和圓心之間又接有小燈泡L L2 2，三個小燈泡，三個小燈泡L L1 1、L L2 2、L L3 3的的電阻依次為電阻依次為3R3R、3R3R和和6R6R。一半徑也為。一半徑也為r r的金屬棒一端與圓心連接，的金屬棒一端與圓心連接，一端擱在金屬圓環(huán)上，可以繞圓心旋轉(zhuǎn)而保持和圓心及圓環(huán)的良好一端擱在金屬圓環(huán)上，可以繞圓心旋轉(zhuǎn)而保持和圓心及圓環(huán)的良好接觸。在圓環(huán)的直徑接觸。在圓環(huán)的直徑MNMN一側(cè)分布有按圖示規(guī)律變化的均勻磁場。除一側(cè)分布有按圖示規(guī)律變化的均勻磁場。除三個小燈泡的電阻外，其

8、余電阻均不計。三個小燈泡的電阻外，其余電阻均不計。t=0t=0時刻使金屬棒從時刻使金屬棒從N N點開點開始以角速度始以角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，當其轉(zhuǎn)動到順時針勻速轉(zhuǎn)動，當其轉(zhuǎn)動到M M處時迫使其停止。求：處時迫使其停止。求：（1 1）金屬棒轉(zhuǎn)過）金屬棒轉(zhuǎn)過9090時小燈泡時小燈泡L L3 3的電功率；的電功率；（2 2）在）在0/0/和和/2/2/兩時段中小燈泡兩時段中小燈泡L L2 2消耗的電能消耗的電能之比。之比。t/2/3B0B0OB提醒提醒4：電源類型的轉(zhuǎn)換電源類型的轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)變化電路結(jié)構(gòu)變化重點分析電源和電重點分析電源和電路結(jié)構(gòu)，不必計算。路結(jié)構(gòu)，不必計算。電磁感應(yīng)中電磁感應(yīng)中的電路

9、問題的電路問題等效電源等效電源外電路：外電路：類型：動生還是感生？類型：動生還是感生？個數(shù)及連接方式個數(shù)及連接方式變化：類型、正負極、個數(shù)變化：類型、正負極、個數(shù)結(jié)構(gòu)及其變化結(jié)構(gòu)及其變化課時小結(jié)：課時小結(jié)：預(yù)備題：預(yù)備題：1.1.兩條彼此平行間距兩條彼此平行間距 l=0.5ml=0.5m 的光滑金屬導軌水平固定放置，導軌的光滑金屬導軌水平固定放置，導軌左端接阻值左端接阻值 R =2 R =2 的電阻，右端接阻值的電阻，右端接阻值 R RL L=4=4的小燈泡，如圖的小燈泡，如圖（a a）所示在導軌的）所示在導軌的 MNQ PMNQ P矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁

10、場， M PM P的長的長 d =2m , MNQPd =2m , MNQP區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度 B B 隨時間隨時間 t t 變化變化如圖（如圖（b b）所示垂直導軌跨接一金屬桿，金屬桿的電阻）所示垂直導軌跨接一金屬桿，金屬桿的電阻r=2r=2，兩，兩導軌電阻不計在導軌電阻不計在t=0t=0時，用水平恒力時，用水平恒力 F F 拉金屬桿，使金屬桿由靜拉金屬桿，使金屬桿由靜止開始從止開始從 GH GH 位置向右運動，當金屬桿從位置向右運動，當金屬桿從 GH GH 位置運動到位置運動到PQ PQ 位置位置的過程中，小燈泡的亮度一直沒有變化求：的過程中，小燈泡的亮度一直沒有

11、變化求： ( 1 ( 1 ）通過小燈泡）通過小燈泡的電流的電流 I . ( 2 I . ( 2 ）水平恒力）水平恒力 F F 的大小的大小 ( 3 ( 3 ）金屬桿的質(zhì)量）金屬桿的質(zhì)量 m .m .提醒：電源類型變化了！外電路結(jié)構(gòu)也變化了！提醒：電源類型變化了！外電路結(jié)構(gòu)也變化了！預(yù)備題：預(yù)備題：2.把總電阻為把總電阻為2R和和R的兩個粗細均勻的電阻絲焊的兩個粗細均勻的電阻絲焊成直徑分別為成直徑分別為2d和和d的兩個同心圓環(huán)，水平固定在絕的兩個同心圓環(huán)，水平固定在絕緣桌面上，在大小兩環(huán)之間的區(qū)域穿過一個豎直向下、緣桌面上，在大小兩環(huán)之間的區(qū)域穿過一個豎直向下、磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。一長度為的勻強磁場。一長度為2d、電阻等于、電阻等于R的粗細均勻的金屬棒的粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，與兩環(huán)保持良好放在圓環(huán)上，與兩環(huán)保持良好接觸，如圖所示。當金屬棒以恒定的速度接觸，如圖所示。當金屬棒以恒定