000004·5 电磁感应定律的应用

(M m)gR v 2B2l 2
M
a
b
m
c
d
1.匀强磁场磁感应强度B = 0.2T, 磁场宽度L = 3m, 一
正方形金属框边长ab = l = 1m, 其每边电阻r = 0.2Ω,
金属框以v = 10m/s的速度匀速穿过磁场区, 其平面始
终保持与磁感线方向垂直, 如图所示, 求:
(1)画出金属线框穿过磁场区的过程中, 金属框内感应
I max
Bav R
例2：电阻为R的矩形线框abcd，边长ab=L，ad= h， 质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场， 磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如 图所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框中 产生的焦耳热是______．2mgh
例题：用电阻为18Ω的均匀导线，弯成直径D=0.80m
3）12）从该当t=回金0到路 属速中 杆度感 的为应 速零电度时流大这持小段续为时时v0间/间2时内多，流长回过？路电中阻感R上应的电电量 动势有多大？
R
O
x
动圈式拾音器（话筒） 动圈式扬声器
线圈
纸盆
永久磁铁
N S
N
小结
1、感生电场：由变化的磁场激发的电场
2、感生电动势： 由感生电场产生的感应 电动势称为感生电动势.
B均匀减小
B均匀增大
E
E
(3)交变磁场产生同频率交变的电场
课本P19 例
N
电子感应加速器
S B
N S
电子感应加速器
二、洛伦兹力与动生电动势
（P20思考和讨论）
1. 导体切割磁感线时产生感应电动势 ----动生电动势
2. 该电动势产生的机理是什么?
3. 导体切割磁感线产生的感应电 动势的大小与哪些因素有关?
3、动生电动势: 由于导体运动而产生 的感应电动势.
一、电磁感应现象中的感生电场
在电源内部是什么力驱动建
立起电动势？从而使电路形成电
流的？
非静电力
一个闭合电路静止于磁场中,由
于磁场强弱的变化,闭合电路内产生
了感应电动势，形成感应电流。
这种情况下,哪一种作用扮演 了“非静电力”的角色 ?
B
I
磁场变强
例1：如图所示，U形导体框架宽l =1m，与水平面成 α=30°角倾斜放置在匀强磁场中，磁感强度B= 0电阻R=0.1Ω的导体棒ab，从静止起 沿框架无摩擦下滑，设框架电阻不计，框边有足够
长，取g=10m/s2．求：
(1)ab棒下滑的最大速度Vmax； 2.5m/s
的封闭金属圆环，环上AB弧所对圆心角为60°，将圆
环垂直于磁感线方向，固定在磁感应强度B=0.50T的
匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。一 根每米电
阻为1.25Ω的直导线PQ，沿圆环平面向左以3.0m/s的
速度匀速滑行(速度方向与PQ垂直)，滑行中直导线与
圆环紧密接触(忽略接触处的电阻)，当它通过环上A、
电流的 I — t 图象。 (2)画出ab两端电压的 U — t 图象。
a
c ××××××
v× × × × × ×
××××××
b l d ×××××× L
I/A
3
2
1
0
-1
t/s
0.1 0.2 0.3 0.4
-2
-3
Uab/V
2
1
0
t/s
0.1 0.2 0.3 0.4
-1
-2
3、如图 所示，一边长为a，电阻为R的正方形导线 框，以恒定的速度v向右进人以MN为边界的匀 强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度 为B，MN与线框的边成45º角，则在线框进入磁 场过程中产生的感应电流的最大值等于________
3 - 2 ·4 电磁感应
4 ·5 电磁感应现象的两类情
况
麦克斯韦:
1、变化的磁场能在周围空间激发电场, 这种电场叫感生电场（不是由电荷产生）
2、由感生电场产生的感应电动势称为
感生电动势.
B
感生电场-----
充当了 “非静电力”的作
用
E电场
磁场变强
麦克斯韦电磁场理论
(1)稳恒的磁场不能产生电场 (2)均匀变化的磁场产生稳恒的电场
B位置时，求：
(1)直导线AB段产生的感应电动势，
P
A
并指明该段直导线中电流的方向。
v
(2)此时圆环上发热损耗的电功率。
60°
C
B
B
Q
例题：如图两根相距为d的足够长的光滑平行金属导 轨位于水平面内，一端接有阻值为R的电阻，在x>0 的一侧存在沿竖直方向的磁场，磁感强度随x均匀增 大，B=kx、式中k是一常数，一金属杆与金属导轨垂 直。可在导轨上滑动，当t=0时位于x=0处速度为V0， 方向沿x轴正方向，在运动过程中一大小可调节的外 力F作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定，大小 为a，方向沿x轴负方向，除外接电阻外其余电阻均可 忽略；求:
(2)在最大速度时，ab棒上
Ba
l
释放的电功率 2.5w
αb
2.两根金属杆ab、cd长均为L，电阻均为R，质量 分别为M和m，且M>m用质量和电阻均可不计的 柔软导线将它们连接起来，组成闭合回路，并悬 挂在水平光滑不导电的圆棒两侧， 都处于水平位 置，如图所示，整个装置处于与回路平面垂直的 匀强磁场中，磁感应强度为B，若金属杆ab正好匀 速向下运动，求运动的速度.
4. CD棒----- 电源，上端为正 5. 洛仑兹力----与非静电力有关
电动势大小？
E BLv
3、感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因.
感生电场的方向----由楞次定律判断.
内电路中的电流方向 -----就是感生电场的方向
设导体棒中自由电荷是正电荷
1. 自由电荷随棒向右运动, 同时向上运动。
2. 上端积累正电荷， 下端积累负电荷。
3. 当电场力与洛仑兹力平衡时， 自由电荷就只随棒向右运动。