高三物理法拉第电磁感应定律2讲述.ppt

【例1】　如图所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m.金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω.一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计． (1)若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，金属棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中的电动势和流过L1的电流． (2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为 求L1的功率． [解析]　(1)导体棒MN切割磁感线产生的感应电动势E1＝B2av0＝0.2×0.8×5V＝0.8V，由欧姆定律知I1＝ ＝0.4A (2)由法拉第电磁感应定律得 此时L1、L2串联，每个灯上分得的电压为 [答案]　(1)0.8V　0.4A　(2)1.28×10－2W [思维升华]　(1)E＝nΔΦ/Δt一般用于计算平均感应电动势；E＝BLv一般用于计算瞬时感应电动势． (2)若导体和磁场间无相对运动，磁通量的变化完全是由磁场的变化引起的，感应电动势的计算只能采用公式 (3)求解某一过程(或某一段时间)中的感应电动势，而平均速度又不能求得时，则应选公式 (2009·全国Ⅱ)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率 k为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框．将方框固定于纸面内，其右半部分位于磁场区域中，求： (1)导线中感应电流的大小； (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率． 解析：(1)导线框的感应电动势为 导线框中的电流为 式中R是导线框的电阻，根据电阻率公式有 联立①②③④式，将 代入得 (2)导线框所受磁场的作用力的大小为 f＝BIl　⑥ 它随时间的变化率为 ●规律方法 对于自感问题，首先要清楚流过线圈原来的电流方向，然后知道通过线圈的电流大小的变化趋势，再根据楞次定律判断自感电流(或电动势)的方向．要注意的是： (1)只有在电流变化的过程中才会产生自感现象． (2)发生自感现象时线圈相当于电源． (3)自感现象阻碍线圈中电流的变化，自感电动势的方向可以和通过线圈的原电流方向相同，也可以相反． (4)断电自感时通过线圈的电流从原来的值开始减小． (5)只有闭合回路才会产生感应电流，若不能形成回路，则只会产生感应电动势，不会产生感应电流． 【例2】　在如图甲所示的电路中，S闭合时流过线圈L的电流为I1，流过灯泡L1的电流为I2，且I1I2.在t1时刻将S断开，则流过灯泡L1的电流I随时间t变化的图象是乙图中的(　　) ●自主学习 1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的 成正比． 2．公式： n为线圈匝数． 变化率 3．导体切割磁感线产生的电动势 (1)若B、L、v相互垂直，则E＝ . (2)E＝BLvsinθ，θ为运动方向与磁感线方向的夹角． Blv ●深化拓展 一、对法拉第电磁感应定律的理解 1． 是指电路中产生的平均感应电动势，决定感应电动势大小的因素是穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢，而不是磁通量的大小，也不是磁通量的变化量的大小． 若闭合电路是一个n匝的线圈，线圈中的总电动势可看作是一个线圈感应电动势的n倍，这n个线圈是串联的，相当于n个电源串联．而穿过n匝的磁通量与穿过其中一匝线圈的磁通量是相等的，并不是其中一匝的n倍． 2．几种常见情况 (1)线圈面积S不变，磁感应强度均匀变化 (2)磁感应强度不变，线圈面积均匀变化： (3)B、S均不变，线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时(θ1、θ2是线圈平面与磁场之间的夹角)，计算式为： 3．导体切割磁感线的两种情况 (1)平动切割 ①在匀强磁场中，棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势E＝BLv，公式中的电动势是该时刻的瞬时感应电动势． ②若导体不是做垂直切割磁感线运动，v与B有一夹角，如图，应该找出切割磁感线的有效速度，即与B垂直的速度v1＝vsinθ，则E＝BLv1＝BLvsinθ. (2)转动切割 ①若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时，导体上各点的线速度不同，若用E＝BLv来计算，v应该是棒上各点速度的平均值(这与平动不同，平动时棒上各点速度相等)，即 ②可根据法拉第电磁感应定律 来计算． 设长为L的棒以角速度ω匀速转动，经过时间Δt从右图所示位置转到虚线位置，则有θ＝ωΔt，棒扫过的面积