第四章 第四节 电磁感应定律习题课(共25张PPT)

(共25张PPT)
《法拉第电磁感应定律》
一、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗?
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?
(可以类比速度、速度的变化和加速度.)
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).
思考与讨论
1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,ΔS＝S2-S1,此时：
2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,ΔB＝B2-B1,此时：
二、应用:用公式 求E的二种常见情况：
（感生电动势）
（动生电动势）
关于电磁感应，下述说法中正确的是( )
A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零
C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大
D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D
注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
例1
Φ/10-2Wb
t/s
A
B
D
0
1
2
0.1
单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( )
A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内 平均感应电动势为0.4V
ABD
例2
斜率表示Φ的变化率
在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:
线圈转过1/2周的过程 中的平均感应电动势
例3
如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00'以角速度ω作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在 金属环转过900角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大?
练习
AB两闭合线圈为同样导线绕成且为10匝,半径为rA=2rB,内有如图所示的有理想边界的匀强磁场,若磁场均匀地减小,则A、B环中感应电动势之比EA:EB= ;感应电流之比IA:IB=
1:2
1:1
例4
将一个面积为S,总电阻为R的圆形金属环平放在平面上,磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下,当把环翻转1800的过程中,通过环某一横截面的电量为 .
2BS/R
例5
匀强磁场
v 、B、L两两垂直
三、导体切割磁感线时的感应电动势
如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。
E=BLVsinθ
例6
直接写出图所示各种情况下导线ab两端的感应电动势的表达式(B.L.ν.θ已知)
①E=Blvsinθ;　②E=2BRv;　③E=BRv
例7
如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,导体ab电阻r=10Ω，框架的电阻不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
(3) ab两点间的电压
E=BLv=2.4V
例8
如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.
例9
电磁感应规律综合应用的常见题型
2、电磁感应中的力学问题
1、电磁感应中的电路问题
3、电磁感应中的能量问题
4、电磁感应中的图象问题
如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,导体ab电阻r=10Ω，框架的电阻不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
(3) ab两点间的电压
E=BLv=2.4V
例1
1电磁感应中的电路问题
例2、圆环水平、半径为a、总电阻为2R；磁场竖直向下、
磁感强度为B；导体棒MN长为2a、电阻为R、粗细均匀、与
圆环始终保持良好的电接触；当金属棒以恒定的速度v向
右移动经过环心O时，求：（1）棒上电流的大小和方向及
棒两端的电压UMN（2）在圆环和金属棒上消耗的总的
热功率。
例3、如图B=0.2T，金属棒ab向右匀速运动，v=5m/s，
L=40cm，电阻R=0.5Ω,其余电阻不计，摩擦也不计，试求：①感应电动势的大小 ②感应电流的大小和方向
③使金属棒匀速运动所需的拉力 ④感应电流的功率
⑤拉力的功率
例4
基本方法：
1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。
2、画等效电路。
3、运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解。
1、常见的图象有： B-t Φ-t E-t U-t I-t F-t E-x U-x I-x F-x 等图象
(1)以上B、Φ、E、U、I、F等各矢量是有方向的，通 常用正负表示。(具体由楞次定律判断)
(2)以上各物理量的大小由法拉第电磁感应定律判断
（3）需注意的问题： 磁通量是否变化以及变化是否均匀、 感应电动势(感应电流)大小以及是否恒定、 感应电动势(感应电流)的方向、 电磁感应现象产生的过程以及时间段.
①从图像上获取已知条件、分析物理过程
②从抽象的图像出发，建立实际的物理模型
2、电磁感应中的图象问题
例1：匀强磁场的磁感应强度为B=0.2T，磁场宽度L=3m，一正方形金属框连长ab=d=1m，每边电阻r=0.2 Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终一磁感线方向垂直，如图所示。 (1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的(i-t)图线。(以顺时针方向电流为正) (2)画出ab两端电压的U-t图线
例2：如图(甲）中，A是一边长为l的正方形导线框，电阻为R。今维持以恒定的速度v沿x轴运动，穿过如图所示的匀强磁场的有界区域。若沿x轴的方向为力的正方向，框在图示位置的时刻作为计时起点，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图（乙）中的（ ）
例3、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcd所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的磁场力作用？
B