4.5 专题 电磁感应中的电路、电荷量问题 课件 (共17张PPT) 高二上学期物理人教版选修3-2
文档属性
| 名称 | 4.5 专题 电磁感应中的电路、电荷量问题 课件 (共17张PPT) 高二上学期物理人教版选修3-2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 690.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-01 10:02:43 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
电磁感应中的电路、电荷量问题
法拉第电磁感应定律的应用
2.掌握电磁感应现象中感应电荷量求解的基本思路和方法．
[学习目标]
1.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和基本解题思路.
电磁感应中的电路问题的基本思路
找电源
画电路
E=n
E=BL
E=I(R+r)
U=E-Ir
U=IR
串并联
电源内部电流方向是从负极到正极，外部是正极到负极。
如图甲所示，线圈总电阻r＝0.5 Ω，匝数n＝10，其端点a、b与R＝1.5 Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示．关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab，正确的是( )
A．φa>φb，Uab＝1.5 V
B．φa<φb，Uab＝－1.5 V
C．φa<φb，Uab＝－0.5 V
D．φa>φb，Uab＝0.5 V
跟我走大显身手
例1
粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是( )
跟我走大显身手
例2
粗细均匀的电阻丝围成如图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直线框平面向里，图中ab＝bc＝2cd＝2de＝2ef＝2fa＝2L.现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是( )
A．四个图中，图①中a、b两点间的
电势差最大
B．四个图中，图②中a、b两点间的
电势差最大
C．四个图中，图③中回路电流最大
D．四个图中，图④中回路电流最小
跟我走大显身手
例3
半径为0.5L的圆形磁场区域如图所示，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B.导体棒AB长为L，与圆形磁场的直径重合．当导体棒以角速度ω绕其中点O在纸面内顺时针转动时，导体棒两端的电势差UAB为( )
跟我走大显身手
例4
如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指剪开拉直时的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面．环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为0.5R的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，导体棒与圆环接触良好，当摆到竖直位置时，B点的线速度大小为v，则这时AB两端的电压大小为( )
跟我走大显身手
例5
电磁感应中的电荷量问题
闭合回路中磁通量发生变化时，电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)
(1)由上式可知，线圈匝数一定时，通过某一截面的感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定，与时间无关．
(2)求解电路中通过的电荷量时，均为平均值．
跟我走大显身手
例6
在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2.螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，螺线管内的磁场B的方向向下为正方向．则下列说法中正确的是( )
A．螺线管中产生的感应电动势为1 V
B．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的
电功率为5×10－2 W
C．电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
D．S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－5 C
如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40 cm，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝6 Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20 cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．
(1)求通过电阻R的电流方向；
(2)求理想电压表的示数；
(3)若撤去原磁场，在图中直虚线的右侧空间加磁感应强度B′＝0.5 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试求在施加新磁场过程中通过电阻R的电荷量．
跟我走大显身手
例7
太
明
论
理
如图所示，空间存在有水平边界、垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场边界上方l处有一个质量为m、电阻为R、边长为l的正方形线框，将线框由静止释放，从线框下边框进磁场经时间Δt后线框上边框进磁场，重力加速度为g，求：
(1)线框下边框进入磁场时的速度大小；
(2)线框上边框进入磁场时的速度大小．
跟我走大显身手
例8
太
明
论
理
跟我走大显身手
例9
如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T，金属棒AD长L＝0.4 m，与框架宽度相同，金属棒的电阻R＝ Ω，框架水平放置且电阻和摩擦均不计，电阻R1＝2 Ω，R2＝1 Ω，当金属棒以5 m/s的初速度向右运动时，求：
(1)通过金属棒的最大电流大小；
(2)若图中电容器的电容C为0.3 μF，则电容器中储存的电荷量最多为多少．
(3)金属棒向右滑行的最大距离 为S，求金属棒的质量m
(4)整个过程中电阻R1上产生的热量
太
明
论
理
华
山
论
剑
之
太明论理
味道江湖
电磁感应中的电路、电荷量问题
法拉第电磁感应定律的应用
2.掌握电磁感应现象中感应电荷量求解的基本思路和方法．
[学习目标]
1.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和基本解题思路.
电磁感应中的电路问题的基本思路
找电源
画电路
E=n
E=BL
E=I(R+r)
U=E-Ir
U=IR
串并联
电源内部电流方向是从负极到正极，外部是正极到负极。
如图甲所示，线圈总电阻r＝0.5 Ω，匝数n＝10，其端点a、b与R＝1.5 Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示．关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab，正确的是( )
A．φa>φb，Uab＝1.5 V
B．φa<φb，Uab＝－1.5 V
C．φa<φb，Uab＝－0.5 V
D．φa>φb，Uab＝0.5 V
跟我走大显身手
例1
粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是( )
跟我走大显身手
例2
粗细均匀的电阻丝围成如图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直线框平面向里，图中ab＝bc＝2cd＝2de＝2ef＝2fa＝2L.现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是( )
A．四个图中，图①中a、b两点间的
电势差最大
B．四个图中，图②中a、b两点间的
电势差最大
C．四个图中，图③中回路电流最大
D．四个图中，图④中回路电流最小
跟我走大显身手
例3
半径为0.5L的圆形磁场区域如图所示，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B.导体棒AB长为L，与圆形磁场的直径重合．当导体棒以角速度ω绕其中点O在纸面内顺时针转动时，导体棒两端的电势差UAB为( )
跟我走大显身手
例4
如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指剪开拉直时的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面．环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为0.5R的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，导体棒与圆环接触良好，当摆到竖直位置时，B点的线速度大小为v，则这时AB两端的电压大小为( )
跟我走大显身手
例5
电磁感应中的电荷量问题
闭合回路中磁通量发生变化时，电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)
(1)由上式可知，线圈匝数一定时，通过某一截面的感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定，与时间无关．
(2)求解电路中通过的电荷量时，均为平均值．
跟我走大显身手
例6
在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2.螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，螺线管内的磁场B的方向向下为正方向．则下列说法中正确的是( )
A．螺线管中产生的感应电动势为1 V
B．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的
电功率为5×10－2 W
C．电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
D．S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－5 C
如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40 cm，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝6 Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20 cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．
(1)求通过电阻R的电流方向；
(2)求理想电压表的示数；
(3)若撤去原磁场，在图中直虚线的右侧空间加磁感应强度B′＝0.5 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试求在施加新磁场过程中通过电阻R的电荷量．
跟我走大显身手
例7
太
明
论
理
如图所示，空间存在有水平边界、垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场边界上方l处有一个质量为m、电阻为R、边长为l的正方形线框，将线框由静止释放，从线框下边框进磁场经时间Δt后线框上边框进磁场，重力加速度为g，求：
(1)线框下边框进入磁场时的速度大小；
(2)线框上边框进入磁场时的速度大小．
跟我走大显身手
例8
太
明
论
理
跟我走大显身手
例9
如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T，金属棒AD长L＝0.4 m，与框架宽度相同，金属棒的电阻R＝ Ω，框架水平放置且电阻和摩擦均不计，电阻R1＝2 Ω，R2＝1 Ω，当金属棒以5 m/s的初速度向右运动时，求：
(1)通过金属棒的最大电流大小；
(2)若图中电容器的电容C为0.3 μF，则电容器中储存的电荷量最多为多少．
(3)金属棒向右滑行的最大距离 为S，求金属棒的质量m
(4)整个过程中电阻R1上产生的热量
太
明
论
理
华
山
论
剑
之
太明论理
味道江湖