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目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,一、法拉第電機 1.法拉第電機是應用了導體棒在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應電動勢的原理. 2.產(chǎn)生電動勢的導體相當于電源,此電源與其他部分的導體或線框構(gòu)成了閉合電路,遵從閉合電路歐姆定律. 3.在電源內(nèi)部,感應電流方向是從電源的負極流向正極;在外電路中,電流從電源的正極經(jīng)用電器流向負極.,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,如圖是一個水平放置的導體框架,寬度L=0.50 m,接有電阻R=0.20 Ω,磁感應強度B=0.40 T,方向如圖所示.今有一導體棒ab橫放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動,框架及導體棒ab的電阻均不計,當ab以v=4.0 m/s的速度向右勻速滑動時,試求: 電路上的感應電流的大小.,目標導航,預習導引,一,二,答案：導體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的大小為E=BLv=0.400.504.0 V=0.80 V 導體棒ab相當于電源,由它對外電路供電,則由閉合電路歐姆定律得:,目標導航,預習導引,一,二,二、電磁感應中的能量 1.電磁感應中的能量:在由導體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象中,導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.電磁感應現(xiàn)象符合能量守恒定律. 3.反電動勢 (1)定義:直流電動機模型通電后,線圈因受安培力而轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢. (2)方向:與外加電壓的方向相反. (3)決定因素:電動機線圈轉(zhuǎn)動越快,反電動勢越大.,,,,,,目標導航,預習導引,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)生了電能與機械能的轉(zhuǎn)化,歐姆定律不再適用.,同學們,你閱讀了教材中與反電動勢有關的內(nèi)容后,你認為反電動勢與歐姆定律不適用于非純電阻電路有關嗎?,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,一、導體棒在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應電動勢的求法 1.用E=BLv求解. 用E=BLv求解感應電動勢時,要求導體上各點的切割速度相同或能求其等效切割速度. 如圖中,導體棒上各點切割的速度不相等,離O越遠,切割速度越大(v=ωr),因此必須求其切割的等效速度.由于棒上各點到圓心O的距,知識精要,一,二,典題例解,遷移應用,知識精要,一,二,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【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強度為B的勻強磁場中,如圖所示.一長度為2a、電阻等于R、粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸.當金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時,求: (導學號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. 點撥：本題綜合考查電磁感應及電路中功率的計算,關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,遷移應用,解析：(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個具有內(nèi)阻R、電源電動勢E的電源,兩個半圓環(huán)看成兩個并聯(lián)電阻,畫出等效電路如圖所示. 等效電源的電動勢為E=Blv=2Bav,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,答案：見解析,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,如圖所示,導體AB的長為2R,繞O點以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,OB=R,且O、B、A三點在一條直線上.有一勻強磁場磁感應強度為B,充滿轉(zhuǎn)動平面且與轉(zhuǎn)動平面垂直,則AB兩端的電勢差為( ) (導學號51130012) A. BωR2 B.2BωR2 C.4BωR2 D.6BωR2 答案：C 解析：E=BLv=B2R(ω2R)=4BωR2.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、電磁感應現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化 1.電磁感應的本質(zhì)——能量轉(zhuǎn)化. 電磁感應的過程,實質(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)化為相應量的電能;當產(chǎn)生的電流通過用電器后,同時將轉(zhuǎn)化來的電能進一步轉(zhuǎn)化成其他非電能.因此,電磁感應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,置于有界的勻強磁場B中,現(xiàn)以速度v勻速拉出磁場,設ad、bc邊的長度為L,則線框被勻速拉出的過程中:,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,分析:因線框勻速運動,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,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 (多選)如圖所示,兩根電阻不計的光滑平行金屬導軌與水平面的傾角為θ,導軌下端接有電阻R,勻強磁場垂直于斜面向上,質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab在沿斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑,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,遷移應用,解析：本題考查反電動勢及電磁感應現(xiàn)象中的功能關系,解題關鍵是知道回路中的電能(最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱)是由導體克服安培力做的功確定的.棒在運動過程中受重力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力做功:恒力F做正功,重力G、安培力F安做負功.由動能定理知W恒+WG+W安=0,所以A正確,B錯誤.恒力F與重力G的合力所做的功等于導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考慮,故C錯,D正確. 答案：AD,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,(多選)如圖所示,足夠長的平行光滑導軌與水平面成θ角,勻強磁場的方向豎直向上,一根質(zhì)量為m的金屬棒ab與導軌接觸良好,沿斜面勻速下滑且保持水平,不計導軌和金屬棒的電阻,則在金屬棒下滑的一段時間內(nèi)( ) A.棒中的感應電流方向由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,遷移應用,答案：AC 解析：由右手定則知棒中的感應電流方向由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械能減少,轉(zhuǎn)化為電阻R上的熱量,A、C兩項正確.,知識鏈接,案例探究,規(guī)律方法:電磁感應中的電荷量問題 根據(jù)電磁感應的平均感應電動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.,知識鏈接,案例探究,如圖所示,勻強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 Ω.磁感應強度B在0~1 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T.在1~5 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時線圈內(nèi)感應電動勢的大小E和感應電流的方向; (2)在1~5 s內(nèi)通過線圈的電荷量q; (3)0~5 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 a→d→c→b→a (2)10 C (3)100 J,