第二章电磁感应及其应用——电磁感应定律中的电学问题 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

电磁感应定律中的电学问题 求平均感应电动势 △t近于0时，E为瞬时感应电动势 求平均感应电动势,v是平均速度 求瞬时感应电动势，v是瞬时速度 1、感应电动势的有无取决于: 磁通量是否变化 3、感应电动势的方向判断方法： 楞次定律或右手定则 2、感应电动势E大小的求解: 温故知新 电磁感应中的电路问题 一 1、电磁感应中电路知识的关系图 2、“三步走”分析电路为主的电磁感应问题 [例1] (多选)如图所示，由某种粗细均匀的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内，匀强磁场垂直纸面向里。一导体棒PQ放在线框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(　 　) A．通过PQ的电流先增大后减小 B．PQ两端电压先增大后减小 C．拉力F的功率先减小后增大 D．通过ad的电流先增大后减小 BC 【例2】如图所示,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,一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持接触良好,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心时,求: (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN。 (2)电路中消耗的热功率。 考法(一)　导体棒平动切割的电路问题 1、用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框、以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是(　 　) A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud　　　 B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua＝Ub＝Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc B 考法(二)　导体棒转动切割的电路问题 A 考法(三)　磁场变化引起的电路问题 3、如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R＝0.1 Ω，边长l＝0.2 m。求： (1)在t＝0到t＝0.1 s时间内，金属框中的感应电动势E； (2)t＝0.05 s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向； (3)在t＝0到t＝0.1 s时间内，金属框中电 流的电功率P。 电磁感应中的电荷量问题 二 我们知道，导体棒切割磁感线时会产生感应电动势，如果是闭合回路，在回路中会有感应电流的产生。那么，如何求出通过闭合电路某截面的电荷量呢？电荷量的大小又与哪些因素有关呢？ (1)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、回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定，与时间长短无关。 (2)求解电路中通过的电荷量时，I、E 均为平均值。 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： 【例题1】如图所示，导线全部为裸导线，半径为r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2r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. 解析　MN从圆环的左端滑到右端的过程中， ΔΦ＝B·ΔS＝B·πr2 【例题2】轻质细线吊着一质量为m＝0.42 kg、边长为L＝1 m、匝数n＝10的正方形线圈，其总电阻为r＝1 Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图1甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示。(取g＝10 m/s2) (1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针； (2)求线圈的电功率； (3)求在t＝4 s时轻质细线的拉力大小。 例3、 如图甲所示，有一面积为S＝100 cm2金属环，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在 t1 至 t2 时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？ 解析：由楞次定律可以判断金属环中感应电流的为逆时针方向。 20 【例题4】如图8所示，正方形金属线圈位于纸面内，边长为L，匝数为N，电阻为R，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，当线圈从图示位置绕OO′转过90°时，穿过线圈某横截面的总电荷量为（ ） 图8 √ 电磁感应中的图像问题 三 1、电磁感应图像问题的常见种类 2、分析方法 像 像 像 3、 解决图像问题的一般步骤 （1）明确图像的种类，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及对应