江苏省南通中学高中物理选修32学案(无答案)：45法拉第电磁感应定律的应用.docx

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1、4.5法拉第电磁感应定律的应用【学习目标】1.掌握电磁感应中电路问题的求解2.掌握电磁感应中图像问题的分析解决方法3.掌握电磁感应中力学问题的分析解决方法4.掌握电磁感应中能量的转化，能够运用功能关系分析解决问题【重点与难点】1.电磁感应中的力学问题2.电磁感应中的能量问题【学习过程】一、电磁感应中的电路问题1．题型特点：在电磁感应现象中，闭合电路中磁通量发生变化(或部分导体切割磁感线)，在回路中将产生感应电动势和感应电流．在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算，还可能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析．2．解题思路(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就

2、是电源，其他部分是外电路．(2)明确电路结构，分清内外电路以及外电路的串、并联关系，画出等效电路图．ΔΦ(3)根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大小，如果是磁场变化，由E＝nt计算，如果是导体切割磁感线，由E＝BLv计算．(4)根据楞次定律或右手定则判断感应电流的方向．(5)根据闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功（率）、电热（功率）等公式联立求解．3．一个常用的结论q＝IE＝nΔΦ，则q＝nΔΦ，所电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电荷量t，而I＝RtRR以q只和线圈匝数、磁通量的变化量及总电阻有关，与完成该过程需要的时间无关．4．特别提醒(1)电源内部电流的方向是从

3、负极流向正极，即从低电势流向高电势．(2)求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算．例1：如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距L＝50cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5m/s的速度做匀速直线运动．求：(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向；(2)导体棒AB两端的电压UAB．练习：如图甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积为

4、S＝20cm2，电阻r＝1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝3.5Ω，R2＝2.5Ω，向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化．求：(1)螺线管产生的感应电动势大小；(2)通过螺线管中电流的大小和方向；(3)螺线管两端的电压大小，并判断M、P两端的电势高低．二、电磁感应中的图像问题1.解决图象问题的一般步骤第1页(1)明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、i－t图等．(2)分析电磁感应的具体过程．(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系．(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式．(5)根据函数关系式，进行数学分析，如

5、分析斜率的变化、截距等．(6)画图象或判断图象．2.特别提醒对图象的分析，应做到“四明确一理解”；(1)明确图象所描述的物理意义；明确各种“＋”、“－”的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应过程之间的对应关系．(2)理解三个相似关系及其各自的物理意义：v－v－v，B－B－B，Φ－ΔΦ－ΔΦ．ttt例2：[08全国]矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示，若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是()练习：如图所示，边长为L、总电阻为R的正方形线框abcd放置在光滑

6、水平桌面上，其bc边紧靠磁感应强度为B、宽度为2L、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘．现使线框以初速度v0匀加速通过磁场，下列图线中能定性反映线框从开始进入到完全离开磁场的过程中，线框中的感应电流(以逆时针方向为正)的变化的是()三、电磁感应中的动力学问题1.解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是：“先电后力”，即：E和r；先做“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力；然后是“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；

7、最后进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型．2.“导轨＋杆”模型“导轨＋杆”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂，形式多变．类型“电—动—电”型“动—电—动”型示意图已棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑，知水平，电阻不计电阻不计量第2页过程分析能量转化运动形式最终状态BL