微型專題1法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用,第一章電磁感應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解公式En 與EBLv的區(qū)別和聯(lián)系，能夠應(yīng)用這兩個(gè)公式求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 2.掌握電磁感應(yīng)電路中感應(yīng)電荷量求解的基本思路和方法. 3.會(huì)求解導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).,內(nèi)容索引,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),重點(diǎn)探究,一、En 和EBLv的比較應(yīng)用,例1如圖1所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)，ABON，若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問(wèn)：,圖1,(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少？此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？,答案,解析,解析夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)才是電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 3 s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為：,(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？,答案,解析,解析3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量,3 s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：,例2如圖2甲所示，固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌，間距d0.5 m.右端接一阻值為4 的小燈泡L，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙規(guī)律變化.CF長(zhǎng)為2 m.在t0時(shí)，金屬棒ab從圖示位置由靜止在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)到EF位置，整個(gè)過(guò)程中小燈泡亮度始終不變.已知ab金屬棒電阻為1 ，求： (1)通過(guò)小燈泡的電流；,圖2,答案,解析,答案0.1 A,解析金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電路總電阻R總RLRab5 ,解析因燈泡亮度始終不變，故在t4 s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，且做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)金屬棒中的電流IIL0.1 A 恒力大小：FF安BId0.1 N.,(2)恒力F的大??；,答案,解析,答案0.1 N,解析因燈泡亮度始終不變，金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2E10.5 V,(3)金屬棒的質(zhì)量.,答案,解析,答案0.8 kg,例3如圖3甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n1 000，線圈面積S300 cm2，線圈的電阻r1 ，線圈外接一個(gè)阻值R4 的電阻，線圈處在一方向垂直線圈平面向里的圓形磁場(chǎng)中，圓形磁場(chǎng)的面積S0200 cm2，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示.求：,二、電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題,圖3,(1)第4 s時(shí)線圈的磁通量及前4 s內(nèi)磁通量的變化量.,答案8103 Wb4103 Wb,答案,解析,解析磁通量 BS00.4200104 Wb8103 Wb 磁通量的變化量為： 0.2200104 Wb4103 Wb,(2)前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).,答案1 V,答案,解析,解析由題圖乙可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率,前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),(3)前4 s內(nèi)通過(guò)R的電荷量.,答案0.8 C,答案,解析,所以q0.8 C.,求電磁感應(yīng)中電荷量的一個(gè)有用的結(jié)論：,注意：求解電路中通過(guò)的電荷量時(shí)，一定要用平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電流計(jì)算.,針對(duì)訓(xùn)練如圖4所示，空間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部，磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.一半徑為b(ba)、電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合.當(dāng)內(nèi)、外磁場(chǎng)同時(shí)由B均勻地減小到零的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線環(huán)截面的電荷量為,答案,解析,圖4,解析設(shè)開始時(shí)穿過(guò)導(dǎo)線環(huán)向里的磁通量設(shè)為正值，1Ba2，向外的磁通量則為負(fù)值，2B(b2a2)，總的磁通量為它們的代數(shù)和(取絕對(duì)值)B|b22a2|，末態(tài)總的磁通量為0，,例4長(zhǎng)為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁 場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求： (1)ab棒的平均速率；,三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,圖5,答案,解析,(2)ab兩端的電勢(shì)差；,答案,解析,解析ab兩端的電勢(shì)差：,(3)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)面積中磁通量為多少？此過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？,答案,解析,解析設(shè)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)的扇形面積為S，則：,由法拉第電磁感應(yīng)定律得：,導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線： 當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)，其一端固定，以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E ，如圖6所示. 當(dāng)圓盤在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度繞圓心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖7所示，相當(dāng)于無(wú)數(shù)根“輻條”轉(zhuǎn)動(dòng)切割，它們之間相當(dāng)于電源的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，圓盤上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,圖6,圖7,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(En 與EBLv的比較應(yīng)用)如圖8所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2，則E1與E2之比為 A.11 B.21 C. 12 D.14,1,2,3,圖8,答案,解析,解析根據(jù)EBLv，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為2B，其他條件不變，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?倍.,2.(轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))如圖9所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化.為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的變化率 的大小應(yīng)為,答案,圖9,1,2,3,解析,解析設(shè)半圓的半徑為L(zhǎng)，電阻為R，當(dāng)線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1,1,2,3,3.(電磁感應(yīng)中的電荷量計(jì)算)物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量.如圖10所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開始時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,答案,圖10,解析,1,2,3,1,2,3,