导线切割磁感线运动解读
导体棒切割磁感线问题分类解析
导体棒切割磁感线问题分类解析电磁感应中，“导体棒”切割磁感线问题是高考常见命题。
解此类型问题的一般思路是：先解决电学问题，再解决力学问题，即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据欧姆定律求感应电流，求出安培力，再往后就是按力学问题的处理方法，如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等。
导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动等，现分别举例分析。
一、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和外力等大、反向，给出速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电流强度等，外力的功率和电功率相等。
例1. 如图1所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝0.3Ω的电阻。
导轨上跨放着一根长为L＝0.2m，每米长电阻r＝2.0Ω/m的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s 向左做匀速运动时，试求：图1（1）电阻R中的电流强度大小和方向；（2）使金属棒做匀速运动的拉力；（3）金属棒ab两端点间的电势差；（4）回路中的发热功率。
解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图2所示。
在闭合回路中，金属棒cd部分相当于电源，内阻r cd＝hr，电动势E cd＝Bhv。
图2（1）根据欧姆定律，R 中的电流强度为I E R r Bhv R hrcd cd =+=+=0.4A ，方向从N 经R 到Q 。
（2）使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F ＝F安＝BIh＝0.02N 。
（3）金属棒ab 两端的电势差等于U ac 、U cd 与U db 三者之和，由于U cd ＝E cd －Ir cd ，所以U ab ＝E ab －Ir cd ＝BLv －Ir cd ＝0.32V 。
切割磁导线产生电流的原理
切割磁导线产生电流的原理
具体来说，当一个导体（如磁导线）在磁场中运动或磁场发生
变化时，磁场中的磁力线会与导体相互作用。
当导体切割磁力线时，磁场的变化会引起导体内部的自由电子受到力的作用，从而产生电流。
这个过程可以通过以下几个方面来解释：
1. 磁场变化，当导体运动或磁场发生变化时，磁场中的磁力线
会随之改变。
例如，当磁导线静止时，如果磁场发生变化，导线周
围的磁力线也会相应变化。
2. 磁力线切割，当导体切割磁力线时，导体内的自由电子会受
到磁场变化的影响，从而受到力的作用。
这个力会导致自由电子在
导体内部移动，形成电流。
3. 电动势产生，根据法拉第电磁感应定律，导体内的电动势
（即感应电动势）与磁场变化的速率成正比。
当导体切割磁力线的
速度越快或磁场变化越大，感应电动势就越大。
4. 电流产生，感应电动势会驱动自由电子在导体内移动，形成电流。
这个电流的方向与导体切割磁力线的方向以及磁场变化的方向有关，遵循右手规则。
总结起来，切割磁导线产生电流的原理是基于法拉第电磁感应定律，即导体切割磁力线时会产生感应电动势，从而驱动自由电子在导体内移动形成电流。
这个原理在电磁感应、发电机、变压器等领域都有广泛的应用。
切割磁感线运动的楞次定律
切割磁感线运动的楞次定律1. 引言1.1 磁感线的切割现象磁感线是磁场的一种重要表示方式，它是用来描述磁场分布的线条。
当一个导体在磁场中做直线运动时，如果它的运动方向和磁感线的方向相交，就会出现磁感线被切割的现象。
这个现象是在1831年由英国物理学家迈克尔·法拉第首次观察到的。
当导体切割磁感线时，就会产生感应电动势，从而产生感应电流。
这个现象被称为法拉第感应现象。
磁感线的切割现象是基础电磁学中的重要内容，它揭示了磁场和电场之间的密切联系。
在现代科技中，磁感线的切割现象被广泛应用于发电机、变压器、感应炉等电磁设备中。
通过利用这一现象，人们可以将机械能转化为电能，实现能量的转换和传输。
深入理解磁感线的切割现象对于提高电磁设备的效率和性能具有重要意义。
在接下来的我们将深入探讨楞次定律的内容、应用、数学表达、推导和实验验证，从而更加全面地理解这一重要的物理定律。
楞次定律的提出和发展为我们认识自然界中的电磁现象提供了重要的理论基础，也为我们利用磁场和电场提供了重要的指导。
2. 正文2.1 楞次定律的内容楞次定律是电磁学中的一项重要定律，描述了切割磁感线会产生感应电动势的现象。
根据楞次定律，当磁场发生变化时，会在变化的磁通量区域内感应出电场，这个电场的方向和大小受到变化磁场的影响。
简单来说，楞次定律可以总结为：一个闭合电路中的感应电动势等于磁通量的变化率。
楞次定律揭示了电磁感应现象和电磁场的关系，为我们理解电磁学提供了重要的基础。
通过楞次定律，我们可以解释许多电磁现象，例如感应电流、发电机的工作原理等。
楞次定律的内容丰富而广泛，不仅可以应用在理论研究中，还可以应用在实际工程中。
楞次定律的内容对于电磁学的发展和应用具有重要意义。
通过深入理解楞次定律，我们可以更好地掌握电磁学知识，应用于实际生活和工作中，推动科学技术的发展。
楞次定律作为电磁学中的基本定律之一，在现代社会中有着不可替代的地位和作用。
2.2 楞次定律的应用楞次定律的应用非常广泛，可以应用于许多不同领域的物理现象的分析和解释。
导线切割磁感线运动解读课件
目 录
• 导线切割磁感线运动的基本原理 • 导线切割磁感线运动的分析方法 • 导线切割磁感线运动的产生感应电流的原理 • 导线切割磁感线运动的应用实例 • 导线切割磁感线运动的实验验证 • 导线切割磁感线运动的在实际工程中的应用及
前景
contents
01
导线切割磁感线运动的 基本原理
实验结果表明，当导线切割磁感 线时，导线两端会感应出电动势，
产生电流。
通过测量和分析实验数据，可以 得出电动势和电流的大小与导线 切割磁感线的速度、磁场的强度
等因素有关。
这一实验结果与理论预测相符， 进一步证实了电磁感应现象的基
本原理。
06
导线切割磁感线运动的 在实际工程中的应用及 前景
CHAPTER
THANKS
感谢观看
CHAPTER
Байду номын сангаас
感应电流的产生条件
导线切割磁感线
闭合电路
当导线在磁场中运动，且导线与磁感 线不平行时，导线会切割磁感线。
要产生感应电流，需要闭合电路，即 导线需要连接到电源或其他负载。
产生电动势
导线切割磁感线会产生电动势，即导 线两端会形成电势差。
感应电流的方向判断
右手定则 楞次定律
感应电流的大小计算
04
导线切割磁感线运动的 应用实例
CHAPTER
直流电机的工作原理
磁场与电流相互作用
01
电磁转矩
02
换向器与电刷
03
发电机的工作原理
机械能转化为电能
调节励磁电流
通过调节励磁电流的大小，可以控制 发电机的输出电压和电流。
变压器的工作原理
电磁感应现象之切割磁感线运动ppt课件
机械电子工程系物理教育
§电磁感应现象之切割磁感线运动
应用：
发电机 动圈式话筒
发电机是根据电磁感应现象制成的
水力发电，风力发电，火力发电
2018/11/14
机械电子工程系物理教育
§电磁感应现象之切割磁感线运动
小作业：
课后查 阅动圈式话 筒的原理， 下节课由同 学们讲解
2018/11/14
机械电子工程系物理教育
实验操作：
1、保持线圈和磁体都不动
2、保持磁体不动，线圈前后动
3、保持磁体不动，线圈上下动
这都代表什么呢？
机械电子工程系物理教育
§电磁感应现象之切割磁感线运动
结论：
当导体回路中的一 部分在磁场中做切割磁 感线运动时，回路中就 会产生电流，这种现象 称为电磁感应。 在电 磁感应现象中产生的 电流叫作感应电流。
§电磁感应现象之切割磁感线运动
知识小结
基本概念：
（1）由于导体在磁场中运动而产生 电流的现象叫什么现象？ 电磁感应 （2）电磁感应现象中产生的电流叫？
2018/11/14
机械电子工程系
§电磁感应现象之切割磁感线运动
基本规律
（1）产生感应电流的条件是？
导体运动时要切割磁感线 （2）发电机是根据什么制成的？发电机发 电的实质是将什么转变成电能的过程？
电磁感应现象 其它形式的能转化为电能
2018/11/14
机械电子工程系物理教育
The end！
你，学会了吗？
谢谢 观赏！
电磁感应现象之切割磁感 线运动
§电磁感应现象之切割磁感线运动
上节回顾：
奥斯特 通电导线放在磁针上方，磁针发生偏转 由此发现了电与磁之间的关系
高考系列物理导体切割磁感线的运动
- 1 -高考系列物理导体切割磁感线的运动重点难点1．楞次定律：推广可以具体简化为以下三种情况：①阻碍原磁通的变化；②阻碍导体间的相对运动；③阻碍原电流的变化．2．应用法拉第电磁感应定律时应注意：①一般用E = n ΔΦΔt （或E = nB ΔSΔt ）求平均电动势，用E = Bl υ求瞬时电动势，但当Δs 随Δt 均匀变化时，由于电动势恒定，平均电动势和瞬时电动势相等，可用E = n ΔΦΔt 求某一时刻的电动势；②匀强磁场中，B 、l 、υ相互垂直，导体平动切割磁感线时E = Bl υ，绕固定转轴转动时E = 12Bl 2ω．规律方法【例1】如图所示，在磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个质量为m 、半径为r 、电阻为R 的均匀圆形导线圈，线圈平面跟磁场垂直（位于纸面内），线圈与磁场边缘（图中虚线）相切，切点为A ，现在A 点对线圈施加一个方向与磁场垂直，位于线圈平面内的，并跟磁场边界垂直的拉力F ，将线圈以速度υ匀速拉出磁场．以切点为坐标原点，以F 的方向为正方向建立x 轴，设拉出过程中某时刻线圈上的A 点的坐标为x ．（1）写出此时F 的大小与x 的关系式；（2）在F -x 图中定性画出F -x 关系图线，写出最大值F 0的表达式． 【解析】由于线圈沿F 方向作切割磁感线运动，线圈上要产生顺时针方向的感应电流，从而要受到与F 方向反向的安培力F f 作用，由图可知，此时线圈切割磁感线的有效长度l = 2r 2-(r -x )2线圈上感应电动势，感应电流i =ER线圈所受安培力大小为F f = Bil ，方向沿x 负方向 因线圈被匀速拉出，所以F = F f 解上各式得F = 8B 2υr R x -4B 2υRx2（2）当x = r 时，拉力F 最大，最大值为F 0 =4B 2r 2υR图线如图所示．训练题如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l ＝0.20m ，电阻R ＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B ＝0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F 与时间t 的关系如图（乙）所示，求杆的质量m 和加速度a ．答案：a=10m/s2，m=0．1kg【例2】如图所示，两根相距l 平行放置的光滑导电轨道，与水平面倾角均为α轨道间有电阻R ，处于磁感应强度为B 方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m 、电阻为R /4的金属杆ab ，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑中ab 杆始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计，求ab 杆沿轨道下滑可达到的最终速度．【解析】当ab 杆沿轨道加速下滑至速度υ时，ab 杆上的电动势为E = BL υcos αab 杆与导电轨道组成的回路中的电流为I =4cos 154E BL R R R υα=+ ab 杆受到的安培力为F = BIl = 224cos 5B l Rυα方向水平向右．当ab 杆的速度增大至某一值υm 时，ab 杆受到的合外力F 合恰减为零，此时ab 杆的加速度a 也减为零，之后ab 杆保持速度υm 沿轨道匀速下滑．速度υm 即是ab 杆沿轨道下滑可达到的最终速度．据共点合力平衡条件，有mg sin α = F cos α即mg sin α = R l B 5cos 42m 2α·cos α，解得：υm = αα222cos 4sin 5l B mgR ． 训练题如图所示，具有水平的上界面的匀强磁场，磁感强度为B ，方向水平指向纸内，一个质量为m ，总电阻为R 的闭合矩形线框abcd 在竖直平面内，其ab 边长为L ，bc 边长为h ，磁场宽度大于h ，线框从ab 边距磁场上界面H 高处自由落下，线框下落时，保持ab 边水平且线框平面竖直．已知ab 边进入磁B场以后，cd 边到达上边界之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，此时cd 边距上边界为h 1，求：（1）线框ab 边进入磁场时的速度大小；（2）从线框ab 边进入磁场到线框速度达到最大的过程中，线框中产生的热量； 答案：（1）v=（2gh ）1/2（2）Q=mg （H+h+h 1）—m 3R 2g 2/2B 4L 4能力训练1．一直升飞机停在南半球某处上空．设该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B ．直升飞机螺旋桨叶片的长度为l ，螺旋桨转动的频率为f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如图所示．如果忽略到转轴中心线的距离，用E 表示每个叶片中的感应电动势，则 （ A ）A ．E = πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势 B ．E = 2πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势C ．E = πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势D ．E = 2πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势2．如图是电磁驱动的原理图，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极间，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO ′轴转动．当转动蹄形磁铁时，线圈将（ B ）A ．不动B ．跟随磁铁一起转动C ．向与磁铁相反的方向转动D ．磁铁的磁极未知，无法判断3．如图所示，C 是一只电容器，先用外力使金属杆ab 贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动，到有一定速度时突然撤销外力．不计摩擦，则ab 以后的运动情况可能是 （ C ）A ．减速运动到停止B ．来回往复运动C ．匀速运动D ．加速运动4．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M 相接，如图所示，导轨上放一根导线ab ，磁感线垂直导轨所在的平面，欲使M 所包围的小闭合线圈N 产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是 （ CD ）A ．匀速向右运动B ．加速向右运动C ．减速向右运动D ．加速向左运动 5．如右图所示，光滑的水平平行放置的导轨左端连有电阻R ，导轨上架有一根裸金属棒ab ，整个装置处于垂直轨道平面的匀强- 4 -磁场中，今从静止起用力拉金属棒(保持棒与导轨垂直)，若拉力恒定，经时间t 1后ab 的速度为v ，加速度为a 1，最终速度可达2v ；若拉力的功率恒定，经时间t 2后ab 的速度也为v ，加速度为a 2，最终速度也可达2v 。
导体棒切割磁感线问题
导体切割磁感线问题电磁感应中，“导体棒”切割磁感线问题是高考常见命题。
解此类型问题的一般思路是：先解决电学问题，再解决力学问题，即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据欧姆定律求感应电流，求出安培力，再往后就是按力学问题的处理方法，如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等。
（如果学生能力足够，完全可以力学和电学同时分析，找到中间那个联系点，一般联系点都是合力，之后运用牛二定律很容易解题。
）导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动等。
一、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和外力等大、反向，给出速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电流强度等，外力的功率和电功率相等。
例1. 如图1所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q 之间连接一阻值R＝0.3Ω的电阻。
导轨上跨放着一根长为L＝0.2m，每米长电阻r＝2.0Ω/m的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s向左做匀速运动时，试求：图1（1）电阻R中的电流强度大小和方向；（2）使金属棒做匀速运动的拉力；（3）金属棒ab两端点间的电势差；（4）回路中的发热功率。
解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图2所示。
在闭合回路中，金属棒cd部分相当于电源，内阻r cd＝hr，电动势E cd＝Bhv。
图2（1）根据欧姆定律，R中的电流强度为0.4A，方向从N经R到Q。
（2）使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F＝F安＝BIh＝0.02N。
（3）金属棒ab两端的电势差等于U ac、U cd与U db三者之和，由于U cd＝E cd－Ir cd，所以U ab ＝E ab－Ir cd＝BLv－Ir cd＝0.32V。
单杆切割磁感线
单杆在导轨上切割磁感线导体棒切割磁感线的运动一般有四种情况：1、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和其他外力等大反向，给出速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电流等，外力的功率和电功率相等。
2、导体棒在恒力作用下由静止开始运动导体棒在恒定外力的作用下由静止开始运动，速度增大，感应电动势不断增大，安培力、加速度均与速度有关，均为变量，当安培力等于恒力时加速度等于零，导体棒最终为匀速运动。
整个过程加速度是变量，不能应用运动学公式。
3、导体棒在恒定加速度下由静止开始运动加速度恒定，导体棒为匀变速运动，可以应用运动学公式。
速度不断变化，感应电动势不断变化，电流、安培力也在变化，所加的外力一定也在变化，但是导体棒所受的合力是恒力。
4、导体棒在恒定功率下由静止开始运动因为功率P Fv P ,=恒定，那么外力F 就随v 而变化。
要注意分析外力、安培力和加速度的变化，当加速度为零时，速度达到最大值，安培力与其它外力平衡。
三个角度1、力电角度：与“导体单棒”组成的闭合回路中的磁通量发生变化→导体棒产生感应电动势→感应电流→导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……循环结束时加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态。
2、电学角度：：判断产生电磁感应现象的那一部分导体（电源）→利用tn E ∆∆=φ或BLv E =求感应电动势的大小→利用右手定则或楞次定律判断电流方向→分析电路结构→画等效电路图。
3、力能角度：电磁感应现象中，当外力克服安培力做功时，谅有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。
例一、如图所示，水平平行放置的导轨上连有电阻R ，并处于垂直轨道平面的匀强磁场中。
今从静止起用力拉金属棒ab （ab 与导轨垂直），若拉力恒定，经时间1t 后ab 的速度为v ，加速度为1a ，最终速度可达2v ；若拉力的功率恒定，经时间2t 后ab 的速度也为v ，加速度为2a ，最终速度可达2v ，求1a 和2a 的关系。
导线切割磁感线运动动态分析解读
导线中，金属棒沿“U”型框架或平
[例3] 如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位 于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着 两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。两根导体棒的质量皆 为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计，在整 个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B， 设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。开始时，棒cd静止， 棒ab有指向棒cd的初速度v0。若两导体棒在运动中始终不 接触，求： （1）在运动中产生的焦耳热 最多是多少？ （2）当ab棒的速度变为初速 度的3/4时，cd棒的加 速度是多少？
行导轨运动的问题，要涉及磁场对电流的 作用，法拉第电磁感应定律，含源电流的 计算等电学知识；要依据物体的受力性质 对速度和加速度的动态变化运行分析；还 要对能量转化和能量守恒有深刻的理解， 有些问题还涉及动量是否守恒的判断。
[例1] 如图所示，在竖直向下的磁感强度为B的 匀强磁场中，有两根水平放置相距L且足够长的平 行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值 为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab， 质量为m，导轨和金属棒 的电阻及它们间的摩擦均 不计，若用恒力F沿水平 向右拉棒运动。求金属棒 的最大速度？
练习：如图所示，匀强磁场 B=0.1T，金属棒AB长0.4m，与 框架宽度相同，电阻为1/3Ω， 框架电阻不计，电阻R1=2Ω， R2=1Ω，当金属棒以5m/s的速度 匀速向左运动时，求： （1）流过金属棒的感应电流多 大？ （2）若图中电容器C为0.3μF， 则充电量多少？
切割磁感线运动
切割磁感线运动所谓切割磁感线运动，是指物体在磁场中运动，而该运动一定与磁感线成一定角度，而不与磁感线平行。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，在导体中就会有电流产生，这种现象叫作电磁感应现象。
产生的电流叫作感应电流。
磁感线像用电场线描述电场一样，为了形象地描述磁场的强弱和方向，可在磁场中画出一系列曲线，使曲线上任一点的切线方向都和该点的磁场方向一致，这些曲线叫做磁感线。
用磁感线可直观地表示磁场中各点的磁场的大小和方向，磁感线密处磁场强，磁感线疏处磁场弱。
物理学上规定：小磁针静止时北极（N极）的指向，为该点的磁场的方向。
磁体之所以对周围的一些物体具有力的作用，是因为磁场的存在，我们为了形象的表示磁场分布，我们用了以下实验方法：在一块条形磁铁上放一块玻璃，玻璃上撒上铁屑，晃动玻璃后会发现，铁屑有规律的排列成连接磁铁两端的曲线，在曲线上摆放小磁针，会发现小磁针的N极指向磁铁S级，小磁针的S极指向磁铁N级，我们把这些小磁针的指向从磁铁N极到S级连接起来，得到的线就称为磁感线。
磁感线实际上是不存在的，只是我们假想出来更形象的描述磁场分布的。
磁感线是闭合的曲线，与电场线区分开来。
电磁感应现象法拉第在实验中发现，用伏打电池给一组线圈通电或断电的瞬间，另一组线圈中有电流产生。
随后法拉第又发现磁铁与闭合线圈相对运动时，线圈中也有电流产生。
经过大量实验研究，法拉第总结出产生感应电流的几种情况：变化的电流，变化的磁场，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。
这些实验大致可归纳为两种情况：一是闭合回路保持不动但周围的磁场发生变化；二是闭合回路和磁场间发生了相对运动。
因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。
闭合线圈面积不变，改变磁场强度，磁通量也会改变，也会发生电磁感应现象。
所以准确的定义如下：因磁通量变化产生感应电动势的现象。
电动势的方向（公式中的负号）由楞次定律提供。
导体做切割磁感线运动
秦山核电站
湛江火电厂
三峡工程图
N
S
N
S
S
N
N
S
垂直屏幕 向外运动
6、下面的四个图中那些不会产生感应电流（ ）
（图中小圆表示闭合导体的一部分）
A
B
C
D
发电机
发电机是根据 电磁感应 原理工作的 是机械能 转化为电能 的机器
1、发电机的构造和作用
ab和cd不断做切割磁感线运动，由于磁感线方向是不变的，而ab和cd的运动方向总是相反，并且不断改变，于是线圈和外部电路就有了方向不断改变的感应电流9.7 磁生电 NhomakorabeaN
S
磁
电
磁
电
英国科学家法拉第经过10年的研究，在1831年发现了磁生电的条件和规律，实现了他利用磁场获得电流的愿望。
法拉第发现了磁生电，导致了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元
电磁感应
一、产生持续电流的条件
1、是需要电源 2、是电路要闭合
二、怎样才能从磁场中获得电流?
3、电动机：利用通电线圈在磁场里转动的原理 发电机:利用电磁感应原理 可分为交流发电机和直流发电机两类。
1.周期性改变____的电流叫交流电，_____不变的电流叫直流电，发电机提供的是_____电，电池提供的是__ 电 2.我国的交流发电机的转子每秒转____周，即交流电的变化频率是____赫，因此交流电的方向每秒要改变___次。
磁感线方向
2.导体在磁场里做切割磁感线运动，导体的两端将产生___________。
感应电压
4.在电磁感应现象中，导体切割磁感线运动时，产生了______________。由此可见，在电磁感应现象中，______能转化为______能。
导体棒切割磁感线安培力方向-概述说明以及解释
导体棒切割磁感线安培力方向-概述说明以及解释1.引言1.1 概述导体棒切割磁感线是电磁学中一个重要的现象，通过导体棒与磁场的相互作用，产生了一种称为安培力的力量。
这一现象在物理学的研究中被广泛探讨，并且在实际应用中也有着重要的意义。
在导体棒与磁场相互作用的过程中，磁感线被切割，导体内部的自由电子将会受到力的作用，从而产生了电流。
这个现象被称为磁感线切割引起的感应电流，其原理基于法拉第电磁感应定律。
磁感线是磁场的一种表示方式，它用来描述磁场的分布和强度。
而导体棒在磁场中运动时，会与磁感线交叉或相互接触，导致磁感线被切割。
安培力是导体棒切割磁感线所产生的一种力。
根据安培力的方向规则，当导体棒与磁感线垂直时，安培力的方向与磁感线和导体棒的相对运动方向垂直。
这个实验规律是由法国物理学家安培提出的，因此被命名为安培力。
导体棒切割磁感线引起的安培力大小与切割的磁感线数目成正比，与导体棒的速度成正比，与导体的长度成正比。
因此，在实际应用中，我们可以通过改变导体棒的速度或长度，来控制安培力的大小。
导体棒切割磁感线安培力的方向是一个重要的研究内容。
根据安培力的方向规则，当导体棒与磁感线垂直时，安培力的方向与磁感线和导体棒的相对运动方向垂直。
这一规律的理解对于研究导体棒在磁场中的行为和应用具有重要意义。
综上所述，导体棒切割磁感线是一个引人瞩目的现象，通过导体与磁场的相互作用，产生了一种重要的力——安培力。
了解安培力的方向和作用对于理解导体棒在磁场中的行为和实际应用具有重要意义。
接下来的文章将具体探讨导体棒切割磁感线的原理、安培力对其影响以及实际应用和意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论部分：- 引言部分将对导体棒切割磁感线安培力方向的研究背景和意义进行概述，介绍本文的主要内容和目的。
- 正文部分将详细阐述导体棒切割磁感线的原理和作用，其中包括介绍磁感线的概念和导体棒切割磁感线的过程，以及导体棒切割磁感线对安培力的影响等内容。
人教版高中物理选修3第二章《导体切割磁感线运动》讲义及练习
第2讲：导体切割磁感线运动（教师版）1．右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从手心垂直进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
(2)适用范围：适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
2．导体在匀强磁场中平动(1)一般情况：运动速度v 和磁感线方向夹角为θ，则E ＝Blv sin_θ。
(2)常用情况：运动速度v 和磁感线方向垂直，则E ＝Blv 。
3．导体棒在匀强磁场中转动导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度ω匀速转动产生感应电动势 E ＝12Bωl 2(导体棒的长度为l )。
题目类型:导体平动切割磁感线例1.半径为a 的圆形区域内有匀强磁场,磁感应强度为B =0.2 T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b 的金属圆环与磁场同心放置,磁场与环面垂直,其中a =0.4 m,b =0.6 m,金属圆环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为R 0=2 Ω,一金属棒MN 与金属圆环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计。
(1)若棒以v 0=5 m/s 的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO '的瞬间(如图所示)MN 中的电动势和流过灯L 1的电流。
(2)撤去中间的金属棒MN ,将右面的半圆环O L 2O '以OO '为轴向上翻转90°,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为∆B ∆t =4πT s ⁄ ,求L 1的功率。
解析：(1)棒通过圆环直径时切割磁感线的有效长度l =2a ,棒中产生的感应电动势为 E =Blv =B ·2av 0=0.2×0.8×5 V=0.8 V 。
当不计棒和圆环的电阻时,直径OO '两端的电压U =E =0.8 V,通过灯L 1的电流为I 1=UR 0 =0.4 A 。
(2)右半圆环上翻90°后,穿过回路的磁场有效面积为原来的一半,S '=12πa 2,磁场变化时回路中产生的感应电动势为E ,=∆∅∆t =S ,∆B ∆t =12πa 2x 4π=0.32V由于L 1、L 2两灯相同,圆环电阻不计,所以每个灯的电压均为U '=12E ',L 1的功率为P 1 = U ,2R 0 = 1.28×10-2 W 。
高考物理全真复习- 导体棒切割磁感线问题分类解析
导体棒切割磁感线问题分类解析电磁感应中，“导体棒”切割磁感线问题是高考常见命题。
解此类型问题的一般思路是：先解决电学问题，再解决力学问题，即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据欧姆定律求感应电流，求出安培力，再往后就是按力学问题的处理方法，如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等。
导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动等，现分别举例分析。
一、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和外力等大、反向，给出速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电流强度等，外力的功率和电功率相等。
例1. 如图1所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝0.3Ω的电阻。
导轨上跨放着一根长为L＝0.2m，每米长电阻r＝2.0Ω/m的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s向左做匀速运动时，试求：图1（1）电阻R 中的电流强度大小和方向；（2）使金属棒做匀速运动的拉力；（3）金属棒ab 两端点间的电势差；（4）回路中的发热功率。
解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图2所示。
在闭合回路中，金属棒cd 部分相当于电源，内阻r cd ＝hr ，电动势E cd ＝Bhv 。
图2（1）根据欧姆定律，R 中的电流强度为I E R r Bhv R hrcd cd =+=+=0.4A ，方向从N 经R 到Q 。
（2）使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F ＝F 安＝BIh ＝0.02N 。
（3）金属棒ab 两端的电势差等于U ac 、U cd 与U db 三者之和，由于U cd ＝E cd －Ir cd ，所以U ab ＝E ab －Ir cd ＝BLv －Ir cd ＝0.32V 。
导体切割磁感线产生感应电动势的理解与例题分析
导体切割磁感线产⽣感应电动势的理解与例题分析导体切割磁感线产⽣感应电动势的理解与例题分析⼀、知识概观1．导体切割磁感线时产⽣感应电动势那部分导体相当于电源。
在电源内部，电流从负极流向正极。
不论回路是否闭合，都设想电路闭合，由楞次定律或右⼿定则判断出感应电流⽅向，根据在电源内部电流从负极到正极，就可确定感应电动势的⽅向。
2. 导体棒平动切割公式：E=BLv ，由法拉第电磁感应定律可以证明。
公式的⼏点说明：（1）公式仅适⽤于导体棒上各点以相同的速度切割匀强的磁场的磁感线的情况。
如匀强磁场和⼤⼩均匀的辐向磁场。
（2）公式中的B 、v 、L 要求互相两两垂直，即L ⊥B ，L ⊥v 。
⽽v 与B成θ夹⾓时，可以将导体棒的速度v 分解为垂直于磁场⽅向的分量和沿磁场⽅向的分量，如图1所⽰，显然对感应电动势没有贡献。
所以，导体棒中感应电动势为θsin BLv BLv E ==⊥。
（3）公式中v 为瞬时速度，E 为瞬时感应电动势， v 为平均速度，E 为平均感应电动势。
（4）若导体棒是曲线，则公式中的L 为切割磁感线的导体棒的有效长度，有效长度的长度为曲线两端点的边线长度。
3. 导体棒转动切割长为L 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中以ω匀速转动，产⽣的感应电动势：4．线圈匀速转动切割n 匝⾯积为S 的线圈在B 中以⾓速度ω绕线圈平⾯内的任意轴，产⽣的感应电动势：线圈平⾯与磁感线平⾏时，感应电动势最⼤：（n 为匝数）。
线圈平⾯与磁感线垂直时，E=0线圈平⾯与磁感线夹⾓为θ时，θωsin nBs E =（与⾯积的形状⽆关）。
⼆、例题分析【例题1】如图2所⽰，将均匀电阻丝做成的边长为l 的正⽅形线圈abcd 从磁感应强度为B 的匀强磁场中以速度v 向右匀速拉出的过程中，线圈中产⽣了感应电动势。
相当于电源的是边，端相当于电源的正极，ab 边上产⽣的感应电动势E = 。
ab 边两端的电压为，另3边每边两端的电压均为。
导体棒切割磁感线问题分类解析
导体棒切割磁感线问题分类解析电磁感应中,“导体棒”切割磁感线问题是高考常见命题;解此类型问题的一般思路是：先解决电学问题,再解决力学问题,即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势,然后根据欧姆定律求感应电流,求出安培力,再往后就是按力学问题的处理方法,如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等;导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动等,现分别举例分析;一、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态,安培力和外力等大、反向,给出速度可以求外力的大小,或者给出外力求出速度,也可以求出功、功率、电流强度等,外力的功率和电功率相等;例1. 如图1所示,在一磁感应强度B＝的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h ＝0.1m的平行金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝Ω的电阻;导轨上跨放着一根长为L＝0.2m,每米长电阻r＝Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为c、d,当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s向左做匀速运动时,试求：图11电阻R中的电流强度大小和方向；2使金属棒做匀速运动的拉力；3金属棒ab两端点间的电势差；4回路中的发热功率;解析：金属棒向左匀速运动时,等效电路如图2所示;在闭合回路中,金属棒cd部分相当于电源,内阻r cd＝hr,电动势E cd＝Bhv;图21根据欧姆定律,R中的电流强度为IER rBhvR hrcdcd=+=+=0.4A,方向从N经R到Q;2使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力,方向向左,大小为F＝F安＝BIh＝;3金属棒ab两端的电势差等于U ac、U cd与U db三者之和,由于U cd＝E cd－Ir cd,所以U ab＝E ab－Ir cd＝BLv－Ir cd＝;4回路中的热功率P热＝I2R＋hr＝;点评：①不要把ab 两端的电势差与ab 棒产生的感应电动势这两个概念混为一谈;②金属棒匀速运动时,拉力和安培力平衡,拉力做正功,安培力做负功,能量守恒,外力的机械功率和回路中的热功率相等,即P Fv W W 热×===0024008..;二、导体棒在恒力作用下由静止开始运动导体棒在恒定外力的作用下由静止开始运动,速度增大,感应电动势不断增大,安培力、加速度均与速度有关,当安培力等于恒力时加速度等于零,导体棒最终匀速运动;整个过程加速度是变量,不能应用运动学公式;例2. 如图3所示,两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L;M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻;一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下;导轨和金属杆的电阻可忽略;让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦;图31由b 向a 方向看到的装置如图4所示,请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；图42在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v 时,求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小； 3求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值;解析：1重力mg,竖直向下,支持力N,垂直斜面向上,安培力F,沿斜面向上,如图5所示;图52当ab 杆速度为v 时,感应电动势E ＝BLv,此时电路中电流I E R BLv R==; ab 杆受到安培力F ＝BIL ＝B L v R22; 根据牛顿运动定律,有mgsin θ－F ＝ma,即mgsin θ－B L v Rma 22=; 所以a ＝gsin θ－B L v mR22; 3当a ＝0,即B L v R22＝mgsin θ时,ab 杆达到最大速度v m ;所以v mgR B L m =sin θ22; 点评：①分析ab 杆受到的合外力,可以分析加速度的变化,加速度随速度的变化而变化,当加速度等于零时,金属ab 杆做匀速运动,速度达到最大值;②当杆匀速运动时,金属杆的重力势能全部转化为回路中的电能,在求最大速度v m 时,也可以用能量转换法P P G =电,即mgv BLv R m m sin ()θ=2解得：v mgR B Lm =sin θ22; 三、导体棒在恒定功率下由静止开始运动因为功率P ＝Fv,P 恒定,那么外力F 就随v 而变化;要注意分析外力、安培力和加速度的变化,当加速度为零时,速度达到最大值,安培力与外力平衡;例3. 如图6所示,水平平行放置的导轨上连有电阻R,并处于垂直轨道平面的匀强磁场中;今从静止起用力拉金属棒abab 与导轨垂直,若拉力恒定,经时间t 1后ab 的速度为v,加速度为a 1,最终速度可达2v ；若拉力的功率恒定,经时间t 2后ab 的速度也为v,加速度为a 2,最终速度可达2v;求a 1和a 2满足的关系;图6解析：①在恒力F 作用下由静止开始运动,当金属棒的速度为v 时金属棒产生感应电动势E ＝BLv,回路中的电流I E R r=+,所以金属棒受的安培力f BIL B L v R r ==+22; 由牛顿第二定律得F f ma F B L v R rma -=-+=1221，即 当金属棒达到最终速度为2v 时,匀速运动,则F f f B L v R r==+安安，而222; 所以恒为F B L v R r=+222 由以上几式可求出a B L v m R r 122=+()②设外力的恒定功率为P,在t 2时刻速度为v,加速度为a 2,由牛顿第二定律得 F f ma F P v f BIL B L v R r-====+222，而，;最终速度为2v 时为匀速运动,则有F f P v B L v R r==+安，即2222 所以恒定功率P B L v R r=+4222;由以上几式可求出a B L v m R r 2223=+(); 点评：①由最大速度可以求出所加的恒力F,由最大速度也可求出恒定的功率P;②本题是典型的运用力学观点分析解答的电磁感应问题;注重进行力的分析、运动状态分析以及能的转化分析等;涉及的知识点多,综合性强,适当训练将有利于培养综合分析问题的能力;在求功率时,也可以根据能量守恒：速度为2v 时匀速运动,外力的功率等于电功率,P E R r BL v R r B L v R r =+=+=+2222224();。
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（1）分析ab棒下滑过程中，加速度如何变化？
（2）下滑过程的最大速度？
R
（3）电路的最大消耗功率？
（4）若ab从下滑到具有最大速度
B
的过程下落高度为h，那么 a
b
通过ab的电量？
（5）若ab长为0.5m，B=1T，m=0.1kg，
R=1Ω，ab从下滑到具有最大速度
的过程中，通过ab的电量为 2C，求此过程中电路消
（3）能量分析：
在动态变化过程中，其他形式的能转化为导体的动能 和回路的电能；动态变化过程结束后，导体的动能不变， 其他形式的能转化为回路的电能.
[例3] 如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位 于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着 两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。两根导体棒的质量皆 为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计，在整 个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B， 设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。开始时，棒cd静止， 棒ab有指向棒cd的初速度v0。若两导体棒在运动中始终不 接触，求：
（1）在运动中产生的焦耳热
最多是多少？
（2）当ab棒的速度变为初速
度的3/4时，cd棒的加
速度是多少？
练习：如图所示，匀强磁场 B=0.1T，金属棒AB长0.4m，与 框架宽度相同，电阻为1/3Ω， 框架电阻不计，电阻R1=2Ω， R2=1Ω，当金属棒以5m/s的速度 匀速向左运动时，求：
（1）流过金属棒的感应电流多 大？
耗ห้องสมุดไป่ตู้电能？（g=10m/s2)
小结
（1）受力分析：
导体受力运动产生感应电动势→感应电流→导体受安 培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势 变化→…动态变化过程结束时，加速度为零，导体达到稳 定状态.
（2）运动分析：
一般在动态变化过程中，导体做加速度不断减小的变 加速运动，动态变化过程结束后，导体做匀速运动.
导线切割磁感线运动 动态分析
在匀强磁场中，金属棒沿“U”型框架或平 行导轨运动的问题，要涉及磁场对电流的 作用，法拉第电磁感应定律，含源电流的 计算等电学知识；要依据物体的受力性质 对速度和加速度的动态变化运行分析；还 要对能量转化和能量守恒有深刻的理解， 有些问题还涉及动量是否守恒的判断。
[例1] 如图所示，在竖直向下的磁感强度为B的 匀强磁场中，有两根水平放置相距L且足够长的平 行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值 为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab， 质量为m，导轨和金属棒
的电阻及它们间的摩擦均
不计，若用恒力F沿水平
向右拉棒运动。求金属棒
的最大速度？
分析思路
电磁感应
导体运动
感应电动势
阻 碍
电闭 路合
安培力 导体在磁场中 感应电流
[例2]足够长且竖直放置的光滑轨道上水平架一个质量m、
长为L的金属棒ab，除电阻R外其余各处电阻均可忽略，
如图，ab由静止下滑并始终保持与轨道良好接触，
（2）若图中电容器C为0.3μF， 则充电量多少？
练习：如图所示，平行金 属导轨的电阻不计，ab、cd 的电阻均为R，长为l，另外 的电阻阻值为R，整个装置 放在磁感强度为B的匀强磁 场中，当ab、cd以速率v向 右运动时，通过R的电流强 度为多少？