沪科版高中物理选修(3-2)第1章《法拉第电磁感应定律的应用》ppt课件

ΔΦ 一、E＝n 和 E＝Blv 的选用技巧 Δt
例 1 如图 1 甲所示， 固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨， 间距 d＝0.5 m． 右 端接一阻值为 4 Ω 的小灯泡 L，在 CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度 B 按如图乙所示规律变化．CF 长为 2 m．在 t＝0 时，金属棒从图中 位置由静止在恒力 F 作用下向右运动到 EF 位置，整个过程中，小灯泡亮度始 终不变．已知 ab 金属棒接在导轨间部分的电阻为 1 Ω，求：
图1 (1)通过小灯泡的电流； (2)恒力 F 的大小； (3)金属棒的质量．
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解析 (1)金属棒未进入磁场时，电路总电阻 R 总＝RL＋Rab＝5 Ω ΔΦ ΔB 回路中感应电动势为：E1＝ ＝ S＝0.5 V Δt Δt 灯泡中的电流强度为：IL＝ E1 ＝0.1 A R总 (2)因灯泡亮度不变，故在 t＝4 s 末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属
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例2
如图 2 所示，导轨 OM 和 ON 都在纸面内，导体 AB 可在导轨上
无摩擦滑动，若 AB 以 5 m/s 的速度从 O 点开始沿导轨匀速右滑，导 体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是 0.2 Ω，磁场的磁感应 强度为 0.2 T．问： (2)3 s 内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？ 图2
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二、电磁感应中的电荷量问题 电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电荷量 q＝ I Δt，而 I ＝ ΔΦ ＝n ， R ΔtR E
ΔΦ 则 q＝n ，所以 q 只和线圈匝数、磁通量的变化量及总电阻有关，与完成该 R 过程所用的时间无关． 注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算．
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1.(1)切割磁感线 (3)磁感应强度 (4)平均 2．平均 3．ωr It 瞬时
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ΔΦ 一、E＝n 和 E＝Blv 的选用技巧 Δt
ΔΦ 1.E＝n 适用于任何情况，但一般用于求 Δt 为
平均 感应电动势，当 Δt→0 时，E 可
瞬时 值.
2.E＝Blv 是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式.
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例2
如图 2 所示，导轨 OM 和 ON 都在纸面内，导体 AB 可在导轨上
无摩擦滑动，若 AB 以 5 m/s 的速度从 O 点开始沿导轨匀速右滑，导 体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是 0.2 Ω，磁场的磁感应 强度为 0.2 T．问： 图2
(1)3 s 末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？ 回路中的电流为多少？
解析 (1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势．
3 s 末，夹在导轨间导体的长度为： l＝vt· tan 30° ＝5×3×tan 30°m＝5 3 m 此时：E＝Blv＝0.2×5 3×5 V＝5 3 V 电路电阻为 R＝(15＋5 3＋10 3)×0.2 Ω≈8.2 Ω E 所以 I＝ ＝1.06 A. R
高中物理· 选修3-2· 沪科版
第1章 电磁感应与现代生活
学案5 习题课：法拉第电磁感应定律的应用
1
ΔΦ 与E＝BLv的区别和联系，能够应用两 Δt 个公式求解感应电动势
知道公式E＝n
2
掌握导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算.
3 掌握电磁感应电路中电荷量求解的基本思路和方法．
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平均 感应电动势. (2)当 v 为瞬时速度时，E 为 瞬时 感应电动势.
(1)当 v 为平均速度时，E 为 3．当回路中同时存在两部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，总动电势在两者方向相 同时相加，方向相反时 相减 ．(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向)．
学习目标棒中的电流强度：I＝IL＝0.1 A 恒力大小：F＝FA＝BId＝0.1 N (3)因灯泡亮度不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为：E2＝E1＝0.5 V
E2 金属棒在磁场中的速度：v＝ ＝0.5 m/s Bd v 金属棒未进入磁场的加速度为：a＝ ＝0.125 m/s2 t F 故金属棒的质量为：m＝ ＝0.8 kg a 答案 (1)0.1 A (2)0.1 N (3)0.8 kg
1 15 3 (2)3 s 内回路中磁通量的变化量 ΔΦ＝BS－0＝0.2× ×15×5 3 Wb＝ Wb 2 2 15 3 2 ΔΦ 5 3 s 内电路产生的平均感应电动势为：E＝ ＝ V＝ 3 V. Δt 3 2
答案
15 3 5 (1)5 3 m 5 3 V 1.06 A (2) Wb 3 V 2 2
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例3
如图 3 甲所示，一个圆形线圈的匝数 n＝1 000，线圈面积 S＝300 cm2，
线圈的电阻 r＝1 Ω，线圈外接一个阻值 R＝4 Ω 的电阻，线圈处在一方向垂直 线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积 S0＝200 cm2，磁感应强度随时 间的变化规律如图乙所示．求： (1)第 4 秒时线圈的磁通量及前 4 s 内磁通量的变化量； (2)前 4 s 内的感应电动势和前 4 s 内通过 R 的电荷量．
图3
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解析 (1)第 4 秒时线圈的磁通量 Φ＝BS0＝0.4×200×10 4Wb＝8×10 3Wb
－ －
因此前 4 s 内磁通量的变化量为 ΔΦ＝0.2×200×10
(2)由图像可知前 4 s 内磁感应强度 B 的变化率 ΔB ＝0.05 T/s Δt
－4
Wb＝4×10
－3
Wb
ΔB 前 4 s 内的平均感应电动势 E＝n S0＝1 000×0.05×0.02 V＝1 V Δt E 电路中平均电流 I ＝ R＋r ΔΦ 通过 R 的电荷量 q＝ I t＝n R＋r 所以 q＝0.8 C.
答案 (1)8×10
－3
Wb
4×10
－3
Wb
(2)1 V
0.8 C
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