第4讲电磁感应物理竞赛 ppt课件

2020/12/15
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
导体上Δl 一段的电动势为：
(v B ) l 或 d(v B )dl
FL
长为L的导体棒在磁场中作切割磁感应线运动而产生的动生电动势，
等于其上各 l 上的电动势的代数和，即
(vB )l 或 (v B )dl
L
L
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例 如图所示，水平放置的金属细圆环半径为a，竖直放置的金属细圆柱(其半径比a 小得多)的端面与金属圆环的上表面在同一平面内，圆柱的细轴通过圆环的中心O。 一质量为m，电阻为R的均匀导体细棒被圆杯和细圆柱端面支撑，棒的一端有一小 孔套在细轴0上，另一端A可绕轴线沿圆环作圆周运动，棒与圆环的摩擦系数为 μ， 圆环处在磁感应强度大小为B＝kr 、方向竖向上的恒定磁场中，式中 k 为大于零的 常量，r 为场点到轴线的距离。金属细圆柱与圆环用导线 ed 连接。不计棒与轴及与 细圆柱端面的摩擦，也不计细圆柱、
轨道垂直的金属框边MN的长度为l，与轨道平行的金属框边MQ的长度为d，金
属框的电阻为R，不计金属框的电感。
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解法二：通量法则
t
BB0cots(k)r
d B d s B 0 co t k ) l sr d ( r
d xxdB 0co tsk ()lrdrxxdB k0lcots(k)rd(tk)r
M m B 则外Baidu Nhomakorabea力矩 M 小 m 小 B 大
M 小 R 1[4 0(h2 2I a a2 2)32]2(b2)2si2n t
3、现在很难求，利用互感应部分就容易求了。
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例 磁悬浮列车是一种高速运载工具．它具有两个重要系统：一是悬浮系
统，利用磁力(可由超导电磁铁提供)使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接
触；另一是驱动 系统，在沿轨道上安装的三相绕组(线圈)中，通上三相交
流电，产生随时间、空间作周期性变化的磁场，磁场与固连在车体下端的感
应金属板相互作用，使车体获得牵引力。
设有一与轨道平面垂直的磁场，磁感应强度B 随时间 t 和空间位置
x 变化规律为 B (x,t)B 0co ω tsk ()x式中 ， B0,, k
M k 2a6
(8)
9R
M
1 2
mga
(9)
圆环及导线的电阻和感应电流产生的磁场。问
沿垂直于棒的方向以多大的水平外力作用于棒
的A端才能使棒以角速度 匀速转动。
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解 i B i r iv ki r r i r i kr i2 r i (1) 例：
n
n
i k ri2ri
(2)
i1
i1
( r r ) 3 r 3 3 r 2 r 3 r ( r )2 ( r ) 3
解：1、
B大
0 4
2Ia2
(h2 a2)32
小 B 大 S 小 4 0(h2 2 a a I2 2)32b2co ts
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小 -t小 4 0(h2 2I a a2 2)32b2sin t
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i小R 小40 R(h2 2Ia a22)32b2si nt
2、载流线圈在磁场中受安培力矩为：
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例 半径为 a 的大圆线圈和半径为 b（b<<a) 的小圆线圈共轴平行放置， 两线圈间距为 h (如图所示）。大线圈中通有恒定电流电流强度为 I ，小 线圈的电阻为R 。小线圈以一条直径为轴，以角速度 ω 匀角速旋转。试 求：1、小线圈中的感应电流强度；2、为使小线圈匀角速度旋转，应给 小线圈加多大的外力矩？3、小线圈对大线圈感应的电动势是多少？
第4讲 电 磁 感 应
专题十三 专题十四 专题十五
场) 专题十六
法拉第电磁感应定律 动生电动势 感生电动势和感生电场(涡旋电
自感应 互感应
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专题十三 法拉第电磁感应定律
t
通量法则
1 2 N
t t
t t
磁通匝链数或全磁通: Ψ=Φ1+Φ2+…+ΦN
N
t
(当Φ1=Φ2=…=ΦN=Φ时 )
均为己知
常量，坐标轴x与轨道平行，在任一时刻t 轨道平面上磁场沿x方向的分布是
不均匀的，如图所示.图中Oxy平面代表轨道平面，“×”表示磁场的方向垂
直Oxy平面指向纸里，“·”表示磁场的方向垂直Oxy平面指向纸外。规定指
向纸外时B取正埴，“ ×”和“·”的疏密程度表示沿着x轴B的大小分布。
一与轨道平面平行的具有一定质量的金属矩形框MNPQ处在该磁场中，已知与
f( t) i ( t) B ( x ,t) l i ( t) B ( x d ,t) l
f(t)b 0 2l2( kv){co tk s)(x cotsk [)(x k]d2 }
R
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当kd=2nπ，即 当kd=(2n+1)π，即
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专题十四
动生电动势
非非静静电电力力的：场强为F ：K Eq KvFB qK vB
r2r1[r(r)3r3] 3
1 3ki n1(r3iri3 1)1 3k[r(13r03)(r23r13)(rn3rn31)
1ka3
(3)
3
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I ka3
R 3R
(4)
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(5)
fA i B rIikiI rri
M i fAiri kiI2 rri
(6)
M i n 1 M i ki n I 1r i2 r i 1 3 ki n I 1(r i3 r i3 1 ) 1 3 k3 Ia (7)
2020/ 12/ 15 B k 0l{sti n k(x [d) ]sin tk ()x}
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E ( t) d B 0 l( k )v {t c k ( x o d ) s ] c [o t k s )x ( } dtk
i( t) E B 0 l( k)v {t c k ( o x d s ) [ ] co t k s)( x } RkR