2019_2020学年高中物理第1章电磁感应与现代生活4电磁感应的案例分析精练沪教版选修3_2.doc

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1、电磁感应的案例分析　1．知道反电动势的概念，会用电磁感应定律判定反电动势的方向．　2．理解电磁感应现象中能量的转化，会解决有关能量的转化问题．(重点)　3．会用能量转化的观点来分析问题．(难点)一、反电动势1．定义：电动机转动时，线圈因切割磁感线，所以会产生感应电动势．线圈中产生的感应电动势跟加在线圈上的电压方向相反．把这个跟外加电压方向相反的感应电动势叫做反电动势．2．具有反电动势的电路中的功率关系：IU－IE反＝I2R，IU是电源供给电动机的功率(输入功率)，IE反是电动机输出的机械功率(输出功

2、率)，I2R是电动机回路中损失的热功率．电动机由于机械故障停转时，为什么要立即切断电源？提示：如果电动机工作时由于机械阻力过大而停止转动，这时反电动势消失，电阻很小的线圈直接连在电源的两端，电流会很大，时间长了会把电动机烧坏．二、电磁感应现象中的功能关系在电磁感应现象中，克服安培力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程，克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；安培力做正功的过程就是将电能转化为其他形式的能的过程，安培力做了多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能．　对反电动势的理

3、解1．反电动势的产生原理如图所示，当电动机通过如图所示电流时，线圈受安培力方向可由左手定则判定，转动方向如图所示，此时AB、CD两边切割磁感线，必有感应电动势产生，感应电流方向可由右手定则来判定，与原电流方向相反，故这个电动势叫做反电动势．2．反电动势的作用反电动势会阻碍线圈的转动，如果线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供电能，此时电能转化为其他形式的能．3．探究电动机的反电动势15电动机的反电动势由电动机的转子切割磁感线而产生，其方向与外加电压相反，故称为“反电动势”．此时通过电枢线圈的电流，

4、正比于外加电压与反电动势之差，设U为外加电压，E为反电动势，R为直流电动机的内电阻，则通过直流电动机的电流I＝，U＝IR＋E．　如图所示，M为一线圈电阻r＝0．4Ω的电动机，R＝24Ω，电源电动势E＝40V．当开关S断开时，电流表的示数I1＝1．6A；当开关S闭合时，电流表的示数I2＝4．0A，求开关S闭合时电动机发热消耗的功率和电动机线圈的反电动势E反．[思路点拨]解此题应注意两点：(1)电键断开和闭合时电路结构及满足的规律．(2)利用功率关系UI－IE＝I2R计算反电动势．[解析]　设电源内阻为

5、r′，当开关S断开时，I1＝，即1．6A＝，得r′＝1Ω．当开关S闭合时，I2＝4．0A，则U内＝I2·r′＝4V，U外＝E－U内＝40V－4．0V＝36V，即电动机两端的电压为36V．P热＝I2r＝r＝×0．4W＝2．5W．P机＝P输－P热＝×U外－2．5W＝87．5W，又因P机＝E反I＝E反W＝87．5W，所以E反＝V＝35V．[答案]　2．5W　35V(1)电动机问题涉及工作电压、电流和功率，特别是总功率、内阻发热功率、输出功率的关系．(2)解题方法是从电动机的总功率入手，找出发热功率和输出功

6、率，对应列方程求解．　　1．一台小型直流风扇的额定电压为22V，正常工作时的电流为0．815A，若电动机的线圈电阻为2．5Ω，则这台电动机的反电动势为________，电动机的输出功率为________．解析：由U＝IR＋E知E＝U－IR＝(22－0．8×2．5)V＝20VP出＝EI＝20×0．8W＝16W．答案：20V　16W　电磁感应中的能量问题1．电磁感应中的能量转化(1)电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化．(2)感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为

7、电能，电流做功再将电能转化为内能．(3)电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q＝I2Rt．2．电磁感应中求解电能的思路(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征求解：通过电路中所消耗的电能来计算．3．在电磁感应现象中应用能量守恒定律解题的一般思路(1)分析回路，分清电源和外电路．在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分

8、相当于外电路．(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：做功情况能量变化特点滑动摩擦力做功有内能产生重力做功重力势能必然发生变化克服安培力做功必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能安培力做正功电能转化为其他形式的能(3)根据能量守恒列方程求解．　如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1．0m，下端连接R＝1．6Ω的电阻，导轨电阻不计，15所在空间存在垂直于导轨平面向上的