《高中物理第一章電磁感應(yīng)第五節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103223》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理第一章電磁感應(yīng)第五節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103223(4頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第五節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用(一)【思維激活】觀察法拉第電機(jī)原理圖,分析產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原理。提示:導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流【自主整理】1.法拉第電機(jī)是應(yīng)用導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源,此電源于其他部分的導(dǎo)體或線框構(gòu)成了閉合電路,遵從閉合電路歐姆定律。2.在法拉第電機(jī)中,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源如果它用電器連接就組成 了閉合電路,在電源內(nèi)部,感應(yīng)電流方向是從電源的負(fù)極流向正極:在外電路中,電流從電源的正極經(jīng)用電器流向負(fù)極?!靖呤止P記】法拉第電磁感應(yīng)定律是本節(jié)課的重點(diǎn),也是易錯(cuò)點(diǎn),特別是當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中傾斜切割磁感線時(shí),所產(chǎn)生感
2、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小究竟是BLsin還是BLcos的判定。(1)導(dǎo)體切割磁感線時(shí),所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不能死記教材中的E=BLsin而是要記住處理問題的方法和普遍適用的公式E=BL 。(2)導(dǎo)體小于運(yùn)動(dòng)時(shí),其速度與磁感線方向平行導(dǎo)體切割磁感線,此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=0。(3)倒替傾斜切割磁感線時(shí),應(yīng)把速度沿平行磁感線方向和垂直磁感線方向分解。(4)導(dǎo)體棒的端點(diǎn)為軸,在垂直于磁感線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BL2W(平均速度取中點(diǎn)位置線速度LW)?!久麕熃饣蟆咳绾卫斫飧袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)剖析:有電流產(chǎn)生,電路中就一定有點(diǎn)動(dòng)勢(shì),閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),要理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則必須先
3、考慮電動(dòng)勢(shì)的 產(chǎn)生條件。如圖1-5-1所示,矩形線框向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng),閉合路中無感應(yīng)電路,但線框上下邊間有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),既ab兩點(diǎn)有電勢(shì)差,雖然穿過閉合電路的磁通量沒有變化,但線框在切割磁感線。圖1-5-1可見,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件,無論電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化或?qū)w切割磁感線,就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)產(chǎn)生,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,電路中有感應(yīng)電流則電路中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),若電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),不一定有感應(yīng)電流。【講練互動(dòng)】例1.如圖1-5-2所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一半徑r0=50cm的圓形導(dǎo)軌,上面有四根導(dǎo)體棒,一起以角速度=103rad/s,沿逆
4、時(shí)針方向勻速運(yùn)動(dòng),圓導(dǎo)軌邊緣與圓心處通過電刷與外電路連接,若每根導(dǎo)體棒的有效電阻R0=0.4,外接電阻R=3.9,求:圖1-5-2(1)每根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)當(dāng)開關(guān)S接通和斷開時(shí)兩電表的讀數(shù)。(Rv,RA0)解析:(1)每根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)四根導(dǎo)體棒一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每根棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都相同,相當(dāng)于四個(gè)相同的電源并聯(lián),其總電動(dòng)勢(shì)為E=E1=50V,總內(nèi)阻為當(dāng)S斷開時(shí),外電路開路,電流表的讀數(shù)為零,電壓表的讀數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)為50V。當(dāng)S接通時(shí),電路總電阻,電流,即電流表示數(shù)為12.5A。此時(shí)電壓表示數(shù)為R兩端電壓,U=IR=12.53.9V=48.75V.答案:(1)
5、50V(2)S接通時(shí),IA=12.5A,Uv=48.75V;S斷開時(shí), IA=0,Uv=50V.2.如圖1-5-3所示,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長,電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,導(dǎo)軌平面與水平面成=37角,下端連接阻值為R的電阻。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為0.2kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25,求:圖1-5-3(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小;(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大小;(3)在上問中,若R=2,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向。(g取m/s
6、2,sin37=0.6,cos37=0.8)解析:(1)金屬棒開始下滑的初速度為零,根據(jù)牛頓第二定律:mgsinmgcos=ma 由式解得a=10(0.6-0.250.8)m/s2=4m/s2 (2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),速度為,所受安培力為F,棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡mgsinmgcos=0 此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率,即F=P 由兩式解得 (3)設(shè)電路中電流為I,兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為l,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, P=I2R 由兩式解得 根據(jù)右手定則,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上?!揪G色通道】導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,然后在安培力的作用下的運(yùn)動(dòng)情況分析是高考中
7、每年必考題型,需要認(rèn)真把握?!咀兪接?xùn)練】1.如圖1-5-4所示,長為L的金屬桿OA繞過O點(diǎn)垂直紙面的固定軸順時(shí)針方勻速旋轉(zhuǎn),角速度為。一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)范圍大,則O、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是( )圖1-5-4A.BLL B.BLL C. D.答案:D【體驗(yàn)探究】【問題】怎樣求導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?【導(dǎo)思】導(dǎo)體切割磁感線時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與導(dǎo)體切割磁感線的有效長度及垂直于磁感線方向的速度有關(guān)。【探究】情形1.如圖1-5-5(a),導(dǎo)體棒長為L,沿水平方向向右做切割磁感線的運(yùn)動(dòng),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不是E=BL,而是E=BLsin,其中Lsin為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。有時(shí)公式中的速度應(yīng)理解為有效速度,即垂直于磁感線方向上的分速度。 (a) (b)圖1-5-5情形2.如圖1-5-5(b),速度與磁場(chǎng)方向成角,可將速度正交分解如圖,1為垂直于磁場(chǎng)方向的分速度,垂直切割磁感線;2為平行于磁感線方向的分速度,不切割磁感線;此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為E=BL 1=BLsin。結(jié)論:上述兩種情況都得到公式E= BLsin,那么是不是只記住這個(gè)公式就可以了呢?其實(shí)這只是一種巧合。如果上述第二種情況中取速度與水平方向之間的夾角為,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E= Blsin。4