2019年高中物理 第一章 电磁感应 第五节 电磁感应规律的应用讲义（含解析）粤教版选修3-2

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1、电磁感应规律的应用1．导体棒在垂直于匀强磁场的平面上转动时产生的感应电动势E＝BL2ω。2．导体棒切割磁感线，产生感应电动势，导体棒等效为电源，其它为外电路，遵循闭合电路欧姆定律。3．电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的，克服安培力做了多少功，就产生多少电能。一、法拉第电机1．原理法拉第电机是应用导体棒在磁场中切割磁感线产生感应电动势的原理制成的，产生感应电动势的导体相当于电源。2．应用法拉第电机与其他部分的导体或线框构成闭合电路，遵从闭合电路欧姆定律。3．电流方向在电源内部，感应电流方向从电源的负极流向正极；在外电路中，电流从电源的正极经用电器流向

2、负极。二、电磁感应中的能量转化1．电磁感应中的能量：在由导体切割磁感线产生的电磁感应现象中，导体克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即电能是通过克服安培力做功转化来的。2．电磁感应现象符合能量守恒定律。3．反电动势(1)定义：直流电动机模型通电后，线圈因受安培力而转动，切割磁感线产生的感应电动势。(2)方向：与外加电压的方向相反。(3)决定因素：电动机线圈转动越快，反电动势越大。1．自主思考——判一判(1)法拉第电机是法拉第发明的。(√)(2)法拉第电机中圆盘相当于电源，由于其形状为圆形，所以无法区分正、负极。(×)(3)导体棒切割磁感线运动时，只要有

3、电流通过，导体棒也会产生焦耳热。(√)(4)电磁感应现象总能产生焦耳热，所以创造了能量。(×)(5)当线圈减速转动时，也存在反电动势。(√)2．合作探究——议一议(1)图151甲、乙所示电路中哪部分导体相当于电源？a、b两点哪点的电势高？图151提示：图甲中线圈相当于电源，图乙中导体棒相当于电源；根据楞次定律可判断甲图中线圈外电流方向由b→a，b点电势高。根据右手定则可判定乙图中棒上电流方向由b→a，a点电势高。(2)在有安培力做功的电路中，欧姆定律还适用吗？提示：有安培力做功的电路为非纯电阻电路，电路中发生了电能与机械能的转化，欧姆定律不再适用。导体切割磁感线产生的

4、感应电动势[典例]　如图152所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0．50m，左端接一电阻R＝0．20Ω，磁感应强度B＝0．40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac(长为L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当ac棒以v＝4．0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：图152(1)ac棒中感应电动势的大小。(2)回路中感应电流的大小。(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。[思路点拨]　本题可按以下思路进行分析：[解析]　(1)ac棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为E＝BLv＝0．40×0．50×4．0V＝0．

5、80V。(2)回路中感应电流的大小为I＝＝A＝4．0A由右手定则知，ac棒中的感应电流由c流向a。(3)ac棒受到的安培力大小为F安＝BIL＝0．40×4．0×0．50N＝0．80N，由左手定则知，安培力方向向左。由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F外＝F安＝0．80N，方向水平向右。[答案]　(1)0．80V　(2)4．0A　(3)0．80N1．平动切割产生的感应电动势(1)一般直接利用公式E＝BLvsinθ进行计算。(2)感应电动势或感应电流的方向可以根据右手定则判断。(3)当导体棒上有感应电流流过时要受到安培力的作用，安培力的方向与导体棒相对磁场的运动方向

6、相反，阻碍导体棒与磁场的相对运动。　　　　2．转动切割产生的感应电动势如图所示，长为l的导体棒ab以a为圆心，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，其感应电动势可从两个角度推导。(1)棒上各点速度不同，其平均速度＝ωl，由E＝Blv得棒上感应电动势大小为E＝Bl·ωl＝Bl2ω。(2)若经时间Δt，棒扫过的面积为ΔS＝πl2＝l2ωΔt，磁通量的变化量ΔΦ＝B·ΔS＝Bl2ωΔt，由E＝得棒上感应电动势大小为E＝Bl2ω。　　　　1．如图153所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空

7、气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将(　　)图153A．越来越大　　　　　B．越来越小C．保持不变D．无法确定解析：选C　E＝BLvsinθ＝BLvx；ab做平抛运动，水平速度保持不变，感应电动势保持不变。2．如图154所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是(　　)图154A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下D．铜盘中既有感应电动势又