6.2 法拉第电磁感应定律（3）综合问题 课件-2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第二册

第二节 法拉第电磁感应定律（3） 综合问题 第六章 电磁感应定律 选修系列 1 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 前文回顾 法拉第电磁感应定律 G a b G a b 只有磁通量发生变化才会产生感应电动势 一、电磁感应现象中的电路分析 产生感应电动势的那部分导体相当于电源，在电源内部电流由负极流向正极。一根长度为l且电阻为r的金属棒如图，请画出等效电路图。 一、根据右手定则判断电流方向和电源正负极 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × I + - 二、根据题意画出其余部分 三、标出各项参数 一、电磁感应现象中的电路分析 闭合回路中，等效电源正负极间的电压是路端电压，而不是等效电源的电动势。只有开路时，路端电压才等于电动势。 四、根据闭合电路欧姆定律 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × I + - 内部电压无法直接测得 ab是外电压，而不是ab棒产生的电动势 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 示例1 如图所示，有界磁场的磁感应强度为B，正方形金属框的边长为L，金属框的总阻值为R，。若金属棒ab在外力的作用下，沿框架以速度v沿轨道水平向右做匀速直线运动。求： （1） ab中的电流方向； a、 b端电势哪端高； （2）金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势E； （3）求Uab之间的电压 I （1）由右手定则知，ab中的电流方向从a→b，a端电势高。 （2）根据法拉第电磁感应定律 （3）画出等效电路图 I 5 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 变式1 如图把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示。一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒ab放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求： （1）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压Uab ； （2）在圆环和金属棒上消耗的总电功率。 （1）由右手定则知，ab中的电流方向从a→b I （2）画出等效电路图。由闭合电路欧姆得 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 二、电磁感应中的电荷量问题 G a N v b M N' M' 闭合回路中磁通量发生变化时，电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)。 根据法拉第电磁感应定律 根据电流的定义式 由上式可知，通过某一截面的感应电荷量q仅由线圈匝数n、回路总电阻R总和磁通量的变化量ΔΦ决定，与时间长短无关。（图中只有一匝，E=BLv推导结果一致） 闭合电路欧姆定律 × × × × × × × × × × × × 示例2 如图所示，导线全部为裸导线，半径为a的圆形导线框内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2a的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路中的定值电阻为R，其余部分电阻忽略不计。试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上通过的电荷量。 注意：由于切割的长度会随着移动而变化，故不能直接用切割公式做，而应该用定义做。 所用时间 磁通量变化量 平均电动势 平均电流 总电荷量 注意：如果线圈是n匝，则需要乘上系数 总结：只有磁通量不带n，其他公式基本都有 三、电磁感应现象中的能量分析 设 MN 受到的外力为 F，MN 经过位移 s 所需时间为 Δt，则 MN 的移动速度 v = ，可得由外力对 MN 所做的功 W 外 = Fs = FvΔt 设感应电动势为E，感应电流为I，则回路在Δt时间内消耗的电能 W 电 = IEΔt 由于MN做匀速运动