1 電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題.ppt

1、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用-電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題,1、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 2、電磁感應(yīng)中的力學(xué)和能量問(wèn)題 3、電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題,2,（一）電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題,常見(jiàn)類(lèi)型： 1、電磁感應(yīng)中的電量問(wèn)題 2、電磁感應(yīng)中的電流、電壓、電功、電熱問(wèn)題,在電磁感應(yīng)中,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源.因此,電磁感應(yīng)問(wèn)題往往與電路問(wèn)題聯(lián)系在一起.,(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和愣次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.（定電源）,(2)畫(huà)等效電路.注意區(qū)別內(nèi)外電路，區(qū)別路端電壓、電動(dòng)勢(shì)。（畫(huà)電路）,(3)運(yùn)用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解.（列方程

2、）,基本方法,我知道,例 如圖所示，在絕緣光滑水平面上，有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的單匝正方形線框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v 向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。線框被全部拉入磁場(chǎng)的過(guò)程中線框平面保持與磁場(chǎng)方向垂直，線框的ab邊始終平行于磁場(chǎng)的邊界。已知線框的四個(gè)邊的電阻值相等，均為R。求： （1）在線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線某一截面的電量（2）在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線框內(nèi)的電流大小； （3）在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，ab邊兩端的電壓； （4）在線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程 中，線框中電流產(chǎn)生的熱量。,5,解：,（2）ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,所以通過(guò)線框的電流為,（3）a

3、b兩端的電壓為路端電壓,所以,（4）線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間,線框中電流產(chǎn)生的熱量,6,解題要點(diǎn),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源。關(guān)鍵是把電磁感應(yīng)的問(wèn)題等效轉(zhuǎn)換成穩(wěn)恒電路問(wèn)題來(lái)處理。,看我的,7,練1把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，一長(zhǎng)度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸。當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過(guò)環(huán)心O時(shí)，求： （1）流過(guò)棒的電流的大小、 方向及棒兩端的電壓UMN。 （2）在圓環(huán)和金屬棒上消 耗的總熱功率。,8,解答,此時(shí)，圓環(huán)的兩部分構(gòu)成并 聯(lián)連接，且 ，,

4、（1）棒MN右移時(shí)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，棒MN相當(dāng)于電源，內(nèi)電阻為R。其等效電路如圖所示。金屬棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)，棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：,故并聯(lián)部分的電阻為：,看我的,9,由閉合電路歐姆定律得流過(guò)金屬 棒的電流為：,由右手定則可判斷出金屬棒上的電流方向由NM 棒兩端的電壓：,看我的,10,（2）圓環(huán)和金屬棒上消耗的總功率等于電路中感應(yīng)電流的電功率，即：,看我的,11,練2粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行。現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則 （1）在移出過(guò)程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最

5、大的是（ ） （2）在移出過(guò)程中線框ab邊中點(diǎn)截面通過(guò)的電量之比為-。,練3如圖831所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌(在紙面內(nèi))，磁場(chǎng)方向垂直紙面朝里，另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于a、b放置，保持導(dǎo)軌之間接觸良好，金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)現(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過(guò)程：以速率v移動(dòng)d，使它與Ob的距離增大一倍；再以速率v移動(dòng)c，使它與Oa的距離減小一半；然后，再以速率2v移動(dòng)c，使它回到原處；最后以速率2v移動(dòng)d，使它也回到原處設(shè)上述四個(gè)過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則(),圖831,AQ1=Q2=Q3=Q4 BQ1=Q2=2Q3=2Q4 C2Q1=

6、2Q2=Q3=Q4 DQ1Q2=Q3Q4,【分析】設(shè)開(kāi)始導(dǎo)軌d與Ob的距離為x1，導(dǎo)軌c與Oa的距離為x2，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，移動(dòng)c或d時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 通過(guò)導(dǎo)體R的電量為： ，由上式可知，通過(guò)導(dǎo)體R的電量與導(dǎo)體d或c移動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，由于B與R為定值，其電量取決于所圍成面積的變化,【解析】 若導(dǎo)軌d與Ob距離增大一倍，即由x1變 2x1，則所圍成的面積增大了DS1=x1 x2；,若導(dǎo)軌c再與Oa距離減小一半，即由x2變?yōu)?， 則所圍成的面積又減小了DS2= 2x1=x1 x2；,若導(dǎo)軌c再回到原處，此過(guò)程面積的變化為 ;,最后導(dǎo)軌d又回到原處，此過(guò)程面積的變化為 ；由于 ，則通過(guò)電阻

7、R的電荷量是相等的，即Q1=Q2=Q3=Q4 ，所以選A .,【答案】A,練4如圖832所示，匝數(shù)N=100匝、截面積S=0.2m2、電阻r=0.5 的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B=0.6+0.02t(T)的規(guī)律變化處于磁場(chǎng)外的電阻R1=3.5 ，R2=6 ，電容C=30F，開(kāi)關(guān)S開(kāi)始時(shí)未閉合，求：,(1)閉合S后，線圈兩端M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN和電阻R2消耗的電功率； (2)閉合S一段時(shí)間后又打開(kāi)S，則S斷開(kāi)后通過(guò)R2的電荷量為多少？,圖832,【解析】(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 通過(guò)電源的電流強(qiáng)度 線圈兩端M、N兩點(diǎn)間的電壓 電阻R2消耗的電功率,(2)閉合

8、S一段時(shí)間后，電路穩(wěn)定，電器C相當(dāng)于開(kāi)路， 其兩端電壓UC等于R2兩端的電壓，即: 電容器充電后所帶電荷量為: 當(dāng)S再斷開(kāi)后，電容器通過(guò)電阻R2放電，通過(guò)R2的電荷量為7.210-6C.,練5 如圖811所示，直角三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab是一段長(zhǎng)為l、電阻為R的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計(jì)，ac長(zhǎng)度為 .磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里現(xiàn)有一段長(zhǎng)度為 、電阻為 均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上，開(kāi)始時(shí)緊靠ac以恒定速度v向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與ac平行并與導(dǎo)線框保持良 好接觸當(dāng)MN滑過(guò)的距離 為 時(shí)，導(dǎo)線ac中的電流是 多大？方向如何？,圖811,【分析】 MN勻速切割磁感

9、線，相當(dāng)于一個(gè)直流電源，直角三角形導(dǎo)線框abc為負(fù)載電阻，畫(huà)出等效電路圖(如圖所示)，再用E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，用右手定則判定感應(yīng)電流的方向，運(yùn)用閉合電路歐姆定律求解,【解析】,外,【評(píng)析】本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則、電阻串、并聯(lián)、閉合電路歐姆定律，但關(guān)鍵是找出等效電源、負(fù)載，畫(huà)出電路圖。,提高1 若將例題中線框改成橫“日”型。,1）在線框右半部分進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線ef某一截面的電量 2）在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線框內(nèi)的電流大?。?3）在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，ab邊兩端的電壓； 4）在線框從ab進(jìn)到cd剛要被拉入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中電流產(chǎn)生的熱量。 5）線框整體進(jìn)入過(guò)程中線框電流產(chǎn)生的熱量（選作） 6）全程中外力所做的功（選作）,提高2 如