目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,一、法拉第電機(jī) 1.法拉第電機(jī)是應(yīng)用了導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的原理. 2.產(chǎn)生電動(dòng)勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源,此電源與其他部分的導(dǎo)體或線框構(gòu)成了閉合電路,遵從閉合電路歐姆定律. 3.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.,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,如圖是一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=0.50 m,接有電阻R=0.20 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40 T,方向如圖所示.今有一導(dǎo)體棒ab橫放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動(dòng),框架及導(dǎo)體棒ab的電阻均不計(jì),當(dāng)ab以v=4.0 m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí),試求: 電路上的感應(yīng)電流的大小.,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,答案：導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E=BLv=0.400.504.0 V=0.80 V 導(dǎo)體棒ab相當(dāng)于電源,由它對外電路供電,則由閉合電路歐姆定律得:,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、電磁感應(yīng)中的能量 1.電磁感應(yīng)中的能量:在由導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,導(dǎo)體克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,即電能是通過克服安培力做功轉(zhuǎn)化來的. 2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象符合能量守恒定律. 3.反電動(dòng)勢 (1)定義:直流電動(dòng)機(jī)模型通電后,線圈因受安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢. (2)方向:與外加電壓的方向相反. (3)決定因素:電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)越快,反電動(dòng)勢越大.,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,在有安培力做功的電路中,歐姆定律是否依然適用? 答案：有安培力做功的電路為非純電阻電路,電路中發(fā)生了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,歐姆定律不再適用.,同學(xué)們,你閱讀了教材中與反電動(dòng)勢有關(guān)的內(nèi)容后,你認(rèn)為反電動(dòng)勢與歐姆定律不適用于非純電阻電路有關(guān)嗎?,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,一、導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的求法 1.用E=BLv求解. 用E=BLv求解感應(yīng)電動(dòng)勢時(shí),要求導(dǎo)體上各點(diǎn)的切割速度相同或能求其等效切割速度. 如圖中,導(dǎo)體棒上各點(diǎn)切割的速度不相等,離O越遠(yuǎn),切割速度越大(v=r),因此必須求其切割的等效速度.由于棒上各點(diǎn)到圓心O的距,知識精要,一,二,典題例解,遷移應(yīng)用,知識精要,一,二,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán),水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示.一長度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸.當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心O時(shí),求: (導(dǎo)學(xué)號51130010) (1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN; (2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總的熱功率. 點(diǎn)撥：本題綜合考查電磁感應(yīng)及電路中功率的計(jì)算,關(guān)鍵是要分析清楚電路結(jié)構(gòu),畫出等效電路圖.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析：(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個(gè)具有內(nèi)阻R、電源電動(dòng)勢E的電源,兩個(gè)半圓環(huán)看成兩個(gè)并聯(lián)電阻,畫出等效電路如圖所示. 等效電源的電動(dòng)勢為E=Blv=2Bav,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案：見解析,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,如圖所示,導(dǎo)體AB的長為2R,繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),OB=R,且O、B、A三點(diǎn)在一條直線上.有一勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,充滿轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直,則AB兩端的電勢差為( ) (導(dǎo)學(xué)號51130012) A. BR2 B.2BR2 C.4BR2 D.6BR2 答案：C 解析：E=BLv=B2R(2R)=4BR2.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化 1.電磁感應(yīng)的本質(zhì)能量轉(zhuǎn)化. 電磁感應(yīng)的過程,實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化與守恒的過程.可以說它是能量守恒定律在電磁現(xiàn)象中的一個(gè)特例.通過克服安培力做功,將其他能量(非電能)轉(zhuǎn)化為電能,克服安培力做多少功,就有多少其他能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)量的電能;當(dāng)產(chǎn)生的電流通過用電器后,同時(shí)將轉(zhuǎn)化來的電能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成其他非電能.因此,電磁感應(yīng)過程總伴隨著能量轉(zhuǎn)化.,一,二,知識精要,2.克服安培力做功與產(chǎn)生電能關(guān)系的特例論證. 如圖所示,矩形閉合金屬線框abcd電阻為R,置于有界的勻強(qiáng)磁場B中,現(xiàn)以速度v勻速拉出磁場,設(shè)ad、bc邊的長度為L,則線框被勻速拉出的過程中:,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,分析:因線框勻速運(yùn)動(dòng),有F=F安.而產(chǎn)生的電能終因線框有電阻而轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,線框的電功率(等于發(fā)熱功率)P電=I2R= .可見PF=P安=P電. 結(jié)論:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,克服安培力做多少功,就有多少電能產(chǎn)生.本例中,這些電能又通過電流做功使電阻發(fā)熱轉(zhuǎn)變成內(nèi)能.,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 (多選)如圖所示,兩根電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的傾角為,導(dǎo)軌下端接有電阻R,勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向上,質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒ab在沿斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑,上升高度為h的過程中( ) A.金屬棒所受各力的合力所做的功等于零 B.金屬棒所受各力的合力所做的功等于mgh 和電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和 C.恒力F與重力的合力所做的功等于棒克服 安培力所做的功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和 D.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R 上產(chǎn)生的焦耳熱,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析：本題考查反電動(dòng)勢及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功能關(guān)系,解題關(guān)鍵是知道回路中的電能(最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱)是由導(dǎo)體克服安培力做的功確定的.棒在運(yùn)動(dòng)過程中受重力G、安培力F安、彈力N、拉力F(如圖所示),棒勻速上升過程中有三個(gè)力做功:恒力F做正功,重力G、安培力F安做負(fù)功.由動(dòng)能定理知W恒+WG+W安=0,所以A正確,B錯(cuò)誤.恒力F與重力G的合力所做的功等于導(dǎo)體克服安培力做的功,克服安培力做的功等于回路中電能的增加,克服安培力做的功和焦耳熱不能重復(fù)考慮,故C錯(cuò),D正確. 答案：AD,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)如圖所示,足夠長的平行光滑導(dǎo)軌與水平面成角,勻強(qiáng)磁場的方向豎直向上,一根質(zhì)量為m的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,沿斜面勻速下滑且保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻,則在金屬棒下滑的一段時(shí)間內(nèi)( ) A.棒中的感應(yīng)電流方向由b到a B.棒所受到的安培力方向沿斜面向上 C.棒的機(jī)械能減少量等于電阻R上產(chǎn)生的熱量 D.棒的重力所做的功等于其重力勢能的減少量與電阻R上產(chǎn)生的熱量之和,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案：AC 解析：由右手定則知棒中的感應(yīng)電流方向由b到a,由左手定則判定棒所受到的安培力方向水平向左,由能量守恒知棒的機(jī)械能減少,轉(zhuǎn)化為電阻R上的熱量,A、C兩項(xiàng)正確.,知識鏈接,案例探究,規(guī)律方法:電磁感應(yīng)中的電荷量問題 根據(jù)電磁感應(yīng)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢可求解電路中通過的電荷 量 ,即電荷量與磁通量的變化量成正比,與磁通量的變化率無關(guān).,知識鏈接,案例探究,如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場垂直.已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=1.0 m、bc=0.5 m,電阻r=2 .磁感應(yīng)強(qiáng)度B在01 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T.在15 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到-0.2 T,取垂直紙面向里為磁場的正方向.求: (1)0.5 s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E和感應(yīng)電流的方向; (2)在15 s內(nèi)通過線圈的電荷量q; (3)05 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q.,知識鏈接,案例探究,答案：(1)10 V adcba (2)10 C (3)100 J,