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时间:2019-05-11
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1、第十二章电磁感应第一单元电磁感应现象感应电流的方向第二单元感应电动势大小第三单元自感日光灯原理第四单元电磁感应综合问题第四单元电磁感应综合问题一、电磁感应与电路规律的综合问题的处理思路1、确定电源:产生感应感应电动势的那部分导体或电路就相当于电源,它的感受应电动势就是此电源的电动势,它的电阻就是此电源的内电阻。根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,利用楞次定律确定其正负极.2、分析电路结构,画等效电路图.3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等.1、如图所示,PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框,水平放置,金属棒ab与PQ、MN垂直,并接触良好。整个装置放在竖直
2、向下的匀强磁场中,磁感强度B=0.4T。已知ab长l=0.5m,电阻R1=2Ω,R2=4Ω,其余电阻均忽略不计,若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动,R1上消耗的电热功率为多少W。(不计摩擦)解:E=Blv=0.4×0.5×5V=1VR并=4/3ΩI总=3/4AI1=0.5AP1=I12R1=1/4×2W=0.5WaQNMPbvR2R1例与练2、固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd,各边长l,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,现有一与ab段所用材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上,如图所示,以恒定速度v从a
3、d滑向bc,当PQ滑过l/3的距离时,通时aP段电阻丝的电流是多大?方向如何?vabcdPQ解:PQ滑动时产生感应电动势:E=Blv画出等效电路如图示:R外=2R/9r=RR/3R2R/3EabcdPQI总=E/(R外+r)=9Blv/11RIaP=2I总/3=6Blv/11R电流方向由P→a例与练3、半径为a的圆形区域内有均匀磁场,磁感强度为B=0.2T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m,金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R=2Ω,一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计(1)若棒以v0=5m/s的
4、速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬时(如图所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流。(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90º,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为ΔB/Δt=4/π(T/s),求L1的功率。例与练解析:(1)棒滑过圆环直径OO`的瞬时,MN中的电动势E1=B2av=0.2×0.8×5=0.8V①等效电路如图(1)所示,流过灯L1的电流I1=E1/R=0.8/2=0.4A②(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O`以OO`为轴向上翻转90º,半圆环OL1O`中产生感应电动势,相当于电源,灯L2为外电路,等效电路如图(2
5、)所示,感应电动势E2=ΔФ/Δt=0.5×πa2×ΔB/Δt=0.32V③L1的功率P1=E22/4R=1.28×102W图(1)图(2)例与练4、用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b,它们的半径之比ra:rb=2:1,连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计且靠的很近,均匀变化的磁场具有理想的边界(边界宽于圆环直径)如图所示,磁感应强度以恒定的变化率变化.那么当a环置于磁场中与b环置于磁场中两种情况下,直导线中上下A、B两点电势差之比U1/U2为.BABA例与练A逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大5、如图所示:abcd是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框,另一种材料制成的导体
6、棒MN有电阻,可与保持良好接触并做无摩擦滑动,线框处在垂直纸面向里的匀强磁场B中,当导体棒MN在外力作用下从导线框的左端开始做切割磁感应线的匀速运动,一直滑到右端的过程中,导线框上消耗的电功率的变化情况可能为:()bv0BcMNadORP出PmrBCD例与练6、(04年春季理综)如图,直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中,ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线,ac和bc的电阻可不计,ac长度为l/2。磁场的磁感强度为B,方向垂直于纸面向里。现有一段长度为l/2、电阻为R/2的均匀导体杆MN架在导线框上,开始时紧靠ac,然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑动,滑动中始终与ac平行并与导线框保持良
7、好接触。当MN滑过的距离为l/3时,导线ac中的电流是多大?方向如何?BMNacbv例与练解:MN滑过的距离为l/3时,它与bc的接触点为P,如图a示:由几何关系可知MP长度为l/3,电阻r=R/3BMNacbvP图aMP中的感应电动势为E=Blv/3等效电路如图b示:ErR/32R/3cMPab图bMacP和MbP两电路的并联电阻为r并=2R/9由欧姆定律,PM中的电流ac中的电流Iac=2I/
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