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

法拉第电磁感应定律的应用（一）磁通量变化感应电流感应电动势右手定则楞次定律tnEBlvE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：问题1：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？vRabr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：vRabrBlvErRBlvIRrRBlvUbarRvlBP222电rrRBlvPab2)(vRab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？rRvlBIBlF22安方向向右安,22rRvlBFF电外PrRvlBvFP222外力F对棒ab做功lFRab例2：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：rB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？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？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？问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？lFRab例2：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：rB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？marRvlBFFF22安加速度a减小的加速运动,22rRvlBFm,)(22lBrRFvmBlFRUba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+△EKFRabr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？例2：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：rRrlBrRmFFxQab44222)(442222)(,21lBrRmFFxQmvQFxm热热FRabr问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？例2：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：tEEtrREtIq又,rRBlxrRqFRabr例3：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？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？FRabr例3：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？marRvlBvPFF22安F减小，F安增加，做加速度a减小的加速运动.)(,BlrRPvBlrRBlvvPFmmmrRPRUbaFRabr例3：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？2222)(21lBrRmPPtmvPtQm热rRRlBrRmPPtQR222)(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4：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Pm300BmgFFNabB300例4：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。300BmgFFN解：（1）导体下滑的最大速度vm,30sin0IBlmgRBlvImsmvm/5.2由以上解得例4：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WRRBlvRIPmm5.2)(22WvmgPPmGm5.230sin0或WvIBlPPmm5.2克或300BmgFFN例5．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．RPMabd0dO'BQNO1'O1O（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rREI对ab棒，由平衡条件得mg=IBL解得22LB)rR(mgv(2)由能量守恒定律：2电021)(mvQddmg解得442230电2)()(LBrRgmddmgQ]2)()([442230棒电LBrRgmddmgrRrQRPMabd0dO'BQNO1'O1O（3）三种可能