4.4.3法拉第电磁感应定律应用（二）.pptVIP

法拉第电磁感应定律应用(二） 磁通量 变化 感应电流 感应电动势 右手定则 楞次定律 等效 电源 等效 电路 求电流I 求安培力F 力与运动 功能关系 受力示意图 例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为B，当棒ab以速度v向右匀速运动时： 产生电动势 回路电流 ab两端电压 电流的总功率 ab棒消耗的电功率 问题1： v R a b r 例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为B，当棒ab以速度v向右匀速运动时： 问题2：棒ab受到的安培力为多大；要使棒ab匀速运动，要施加多大的外力，方向如何？ 问题3：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？ 外力F对棒ab做功 v R a b r →F 变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则： 问1：ab将如何运动？ 问2：ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？ 加速度a减小的加速运动 问3：ab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？ P外﹥P电，W外=Q热+△EK v R a b r v R a b r → F 问4：若ab向右运动位移为x时，速度达到最大值vm，这一过程中回路产生的焦耳热为多少， ab 产生的焦耳热又为多少？ 变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则： v R a b r →F 问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？ 变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则： v R a b r →F 变式2：其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则： 问1：ab将如何运动？ 问2：ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？ F减小，F安增加，做加速度a减小的加速运动 v R a b r →F 变式2：其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一个向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则： 问3：若ab向右运动时间为t时，速度达到最大值vm，这一过程中回路产生的焦耳热为多少， 电阻R产生的焦耳热又为多少？ v R a b r →F 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 例2：如图所示， B＝0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L＝1m，α＝300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m＝0.2kg，其电阻R＝0.1Ω，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。 （2）在最大速度vm时，ab上消耗的电功率Pm 300 B mg F FN a b B 300 例2：如图所示， B＝0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L＝1m，α＝300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m＝0.2kg，其电阻R＝0.1Ω，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。 300 B mg F FN 解：（1）导体下滑的最大速度vm 例2：如图所示， B＝0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L＝1m，α＝300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m＝0.2kg，其电阻R＝0.1Ω，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 300 B mg F FN 例3．如图，竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间 OO1O1‘O’ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距d0．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ab棒在磁场中 可能出现的运动情况． R P M a b d0 d O' B Q N O1' O1 O （1）设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v，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