法拉第電磁感應(yīng)定律00550

1、第三節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律周璐系列復(fù)習(xí)課件電磁感應(yīng)1要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1、電磁感應(yīng)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，即跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比，法拉第電磁感應(yīng)定律E=n/t.當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，切割法表達(dá)式E=BLvsina而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，該電源的正負(fù)極由楞次定律來(lái)確定，注意電源內(nèi)部電流是由負(fù)極流向正極.2 2、磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率/t的區(qū)別.磁通量是指穿插過(guò)某一回路的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量是說(shuō)明磁通量改變了多少，但不能說(shuō)明磁通量改變的快慢，值得注意的是當(dāng)一個(gè)回路平面翻轉(zhuǎn)180時(shí)，磁通量的大小變不變暫且不論，但方向由正變

2、負(fù)或由負(fù)變正，而磁通量的變化量為=|1|+|2|；磁通量變化率/t是指磁通量變化快慢的物理量，決定了該回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，再結(jié)合該回路電阻可決定該電路的感應(yīng)電流的大小.要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)3二、法拉第電磁感應(yīng)定律的第一種表述的運(yùn)用及注意事項(xiàng) 1、E=n /t 是定量描述電磁感應(yīng)現(xiàn)象的普適規(guī)律.不管是因?yàn)槭裁丛?、什么方式所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小均可由它來(lái)計(jì)算. 2、E=n /t在中學(xué)階段通常是計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值，對(duì)于瞬時(shí)值，其作用不大，只有當(dāng)磁通量的變化率恒定時(shí)，才等于瞬時(shí)值.切記它不一定等于初值加末值除以2.要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)43、一般可包括三種情況： 回路面積S不變，

3、而磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，則有E=nSB/ t磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，而回路面積S變化，則有E=nBs / t 回路面積與磁感應(yīng)強(qiáng)度B均保持不變，但回路平面在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)引起磁通量的變化.要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)5三、公式E=BLvsina的運(yùn)用及注意事項(xiàng) 1、此公式中為速度與磁場(chǎng)平面間的夾角.在v垂直于B，也垂直于L，且L也垂直于B時(shí)，可簡(jiǎn)化為E=BLv，否則可以用v=vsina可得E=BLv 2、此公式一般用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)(或?qū)w所在位置的各點(diǎn)B均相同)，且導(dǎo)體各部分的速度均相同的情況.若切割速度v不變，則E為恒定值；若切割速度為瞬時(shí)值，則E為瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì).該公式即可求平均電動(dòng)勢(shì)，也可求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì).要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)6 3、若

4、導(dǎo)體棒繞某一固定轉(zhuǎn)軸切割磁感線時(shí)，雖然棒上各點(diǎn)的切割速度并不相同，但可用棒中點(diǎn)的速度等效替代切割速度，常用公式E=BLv中. 4、公式中的L為有效切割長(zhǎng)度，即垂直于B、垂直于v且處于磁場(chǎng)中的直線部分長(zhǎng)度；此公式是法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的具體表達(dá)式.要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn)7課 前 熱 身 1、單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則( )AB A、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0 C、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D、線圈中0至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.4V8 2、AB兩閉全線圈為同樣導(dǎo)線繞成且為10匝,半

5、徑為rA=2rB,內(nèi)有如圖所示的有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),若磁場(chǎng)均勻地減小,則A、B環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比EA:EB= ;感應(yīng)電流之比IA:IB=1:21:1課 前 熱 身9 3、將一個(gè)面積為S,總電阻為R的圓形金屬環(huán)平放在平面上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下,當(dāng)把環(huán)翻轉(zhuǎn)1800的過(guò)程中,渡過(guò)環(huán)某一橫截面的電量為 .2BS/R 4、直接寫出圖所示各種情況下導(dǎo)線ab兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式(B.L.已知)E=Blvsin;E=2BRv;E=BRv105、如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.5T,并且以0.1T/s的速度在變化，水平導(dǎo)軌不計(jì)電阻、且不計(jì)摩擦阻力，寬為0.5m，在導(dǎo)軌上擱一導(dǎo)

6、體，電阻R0=0.1，并用水平細(xì)繩通過(guò)定滑輪吊著質(zhì)量為M=2kg的重物，電阻R=0.4，則經(jīng)過(guò)多少時(shí)間能吊起重物?(L=0.8m)課 前 熱 身lRB11能力思考方法12能力思考方法13能力思考方法14能力思考方法15能力思考方法 【例3】如圖所示，邊長(zhǎng)為a的正方形閉合線框ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,初始時(shí)刻線框所在面與磁感線垂直,經(jīng)過(guò)t小時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)1200角,求:(1)線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在t時(shí)間內(nèi)的平均值;(2)轉(zhuǎn)過(guò)1200角時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.16 【解析】(1)設(shè)初始時(shí)刻線框朝紙外的一面為正面時(shí),此時(shí)刻磁通量磁能量1= Ba2,磁感線從正面穿入,t時(shí)刻后, 磁通量

7、2=(1/2)Ba2, 且此時(shí)刻磁通量的變化量應(yīng)當(dāng)是(1+2),而不是(1-2),(學(xué)生可比較一下轉(zhuǎn)過(guò)1200與轉(zhuǎn)過(guò)600時(shí)的區(qū)別). E= / t求出平均電動(dòng)勢(shì)：E=3Ba/2t； (2)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值要用公式E=BLvsina，且a=1200、v2=2/(3t);E= a2/(3t)；能力思考方法17【例4】如圖甲所示，一個(gè)足夠長(zhǎng)的“U”形金屬導(dǎo)軌NMPQ固定在水平面內(nèi)，MN、PQ兩導(dǎo)軌間的寬為L(zhǎng)0.50m。一根質(zhì)量為m0.50kg的均勻金屬導(dǎo)體棒ab靜止在導(dǎo)軌上且接觸良好，abMP恰好圍成一個(gè)正方形。該軌道平面處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以調(diào)節(jié)的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。ab棒的電阻為R0.

8、10，其他各部分電阻均不計(jì)。開(kāi)始時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.5T 。（1）若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小不變，從t0時(shí)刻開(kāi)始，給ab棒施加一個(gè)水平向右的拉力，使它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。此拉力F的大小隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖2乙所示。求勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度及ab棒與導(dǎo)軌間的滑動(dòng)摩擦力。（2）若從t0開(kāi)始，使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小從B0開(kāi)始使其以 0.20T/s的變化率均勻增加。求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間ab棒開(kāi)始滑動(dòng)？此時(shí)通過(guò)ab棒的電流大小和方向如何？（ab棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等）18 解析：（1）當(dāng)t0時(shí)，當(dāng)t2s時(shí)，F(xiàn)28N聯(lián)立以上式得：（2）當(dāng) 時(shí)，為導(dǎo)體棒剛滑動(dòng)的臨界條件，則有： 則19 【例5】如圖所

9、示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左勻速滑動(dòng)到右端.電路的固定電阻為R，其余電阻不計(jì)，試求MN從圓環(huán)的左端滑動(dòng)到右端的過(guò)程中電阻R上的電流的平均值及通過(guò)的電量.能力思考方法20 【解析】本題粗看是MN在切割磁感線，屬于“切割”類的問(wèn)題題，要用E=BLv,但切割桿MN的有效長(zhǎng)度在不斷變化，用公式E=BLv難以求得平均值.事實(shí)上，回路中的磁通量在不斷變化，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可由磁通量的變化來(lái)求.由于 =B S =Br； t =2r/v，由法拉第電磁感應(yīng)定律，E= / t =Brv/2,所以I=E/R=Brv

10、/2R,從而，通過(guò)的電量：q=Br2/R.能力思考方法21 【例6】如圖所示，abcd是一個(gè)固定的U型金屬框架，ab和cd邊都很長(zhǎng)，bc邊長(zhǎng)為l，框架的電阻可不計(jì)，ef是放置在框架上與bc平行的導(dǎo)體桿，它可在框架上自由滑動(dòng)(無(wú)摩擦)，它的電阻為R.現(xiàn)沿垂直于框架平面的方向加一恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里，已知以恒力F向右拉導(dǎo)體ef時(shí)，導(dǎo)體桿最后勻速滑動(dòng)，求勻速滑動(dòng)時(shí)的速度.能力思考方法22 【解析】當(dāng)導(dǎo)體桿向右滑動(dòng)時(shí)，通過(guò)回路efcb的磁通量將發(fā)生變化，從而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I.設(shè)導(dǎo)體桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為v，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律可知：E=Bl

11、v、I=E/R;而磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體桿的作用力為F安=BlI,且有F=F安，解得勻速滑動(dòng)時(shí)的速度為：v=FR/B2l2.能力思考方法23 【例7】如圖所示，長(zhǎng)都為l的金屬棒OA、OB和圓弧組成閉合回路，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和回路所在平面垂直，保持棒OA和圓弧不動(dòng)，將棒OB繞O點(diǎn)以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B端一直與圓弧接觸，求OB棒上感應(yīng)動(dòng)勢(shì)的大小。能力思考方法24 【解析】方法一：在t時(shí)間內(nèi)OB掃過(guò)的面積s= R2t/2;回路中磁通量的變化量 =Bs/t,再由E= / t,求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=B R2/2； 方法二：可以將OB看做是切割磁感線運(yùn)動(dòng)，切割速度為其中點(diǎn)速度v=l/2,則有E=Blv=Bl2/

12、2,可見(jiàn)此方法更為簡(jiǎn)單；因此在此題中將圓弧和OA去掉后的計(jì)算OB產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的結(jié)果是一樣的，只不過(guò)此種情況下無(wú)感應(yīng)電流.能力思考方法25 【例8】 如圖所示，金屬桿MN和PQ間距為d，MP間有電阻R，豎直放置在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，另有一根金屬棒AB，長(zhǎng)為2d，A端與PQ始終接觸，固定不動(dòng)，觸棒緊靠MN滑倒，此過(guò)程中通過(guò)R的電量為多少？（其它電阻不計(jì)）。能力思考方法26能力思考方法27【例9】 如圖所示，長(zhǎng)L的金屬導(dǎo)線上端懸掛于C點(diǎn)，下懸一小球A，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作圓錐擺運(yùn)動(dòng)，圓錐的半頂角為，擺球的角速度為，磁感強(qiáng)度為B，試求金屬導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。【分析】

13、 金屬導(dǎo)體做圓錐擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，切割磁感線，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。【解答】 方法一：金屬導(dǎo)體轉(zhuǎn)一周所切割的磁感線與圓錐底半徑轉(zhuǎn)動(dòng)一周所切割的磁感線相同，所以金屬導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度能力思考方法28能力思考方法29延伸拓展 【例10】?jī)筛銐蜷L(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成如圖所示的矩形回路.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m，電阻均為R，回路中其余部分的電阻可不計(jì). 30 在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑行.開(kāi)始時(shí)，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速v0，若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不接觸，求：(1)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的熱量最多是多少? (2)當(dāng)ab棒的速度為初速度的3/4時(shí)，cd棒的加速度是多少?延伸拓展31 【解析】當(dāng)ab棒向cd棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩棒和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路面積變小，磁通量發(fā)生變化，于是產(chǎn)生感應(yīng)電流，ab棒受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力作用做減速運(yùn)動(dòng)，cd棒則在安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，在ab棒的速度大于cd的速度時(shí)，回路總有感應(yīng)電流，ab棒繼續(xù)減速，cd棒繼續(xù)加速，兩棒速度達(dá)到相同后，回路面積保持不變，磁通量不變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩棒以相同的速度v做勻速運(yùn)動(dòng).延伸拓展32 (1)從初始至兩棒達(dá)到速度相同的過(guò)程中，兩棒總