法拉第电磁感应定律应用一

电磁感应定律习题课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：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？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3：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4：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？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