人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 专题二《法拉第电磁感应定律的应用》课件

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专题二 法拉第电磁感应定律的应用第二章电磁感应现象中的电路分析电磁感应现象中的综合问题分析电磁感应中的电荷量问题电磁感应中的图像问题01020304巩固提升05用均匀导体做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以 的变化率增强时，思考下列问题：（1）感应电流的方向是逆时针还是顺时针？（2）感应电动势多大？整个闭合回路中哪部分电路是电源，哪部分是外电路？（3）A、B两点哪点电势高？两点间的电势差为多大？逆时针ACBADBB电磁感应现象中的电路分析第一部分1.在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源，如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等。这种电源将其他形式的能转化为电能。2.判断感应电流和感应电动势的方向，都是利用相当于电源的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势，而内电路则相反。1.内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成。内电路外电路Uab=E?2.在闭合电路中，相当于“电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势。电源等效电路图电磁感应中的电荷量问题第二部分(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(感应电荷量)电磁感应现象中的综合问题分析 第三部分1．导体的两种运动状态(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态。处理方法：根据平衡条件(合外力等于0)列式分析。(2)导体的非平衡状态——加速度不为0。处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。 2.制约关系F安的大小与速度大小有关1．能量转化的过程分析电磁感应的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功实现的。安培力做功使得电能转化为其他形式的能(通常为内能)，克服安培力做功，则是其他形式的能(通常为机械能)转化为电能的过程。其他形式的能量如机械能电流做功焦耳热或其他形式的能量电能克服安培力做功2.电磁感应中焦耳热的计算思路（1）电流恒定时，根据焦耳定律 求解。（2）电流变化时，用以下方法分析①利用动能定理，求出安培力做的功 ， 产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，即 ②利用能量守恒，焦耳热与其他形式能量的总和保持不变。1．模型构建导体棒运动的形式有匀速、匀变速和非匀变速3种，对前两种情况，容易想到用平衡条件和牛顿运动定律求解，对后一种情况一般要用能量和动量知识求解，当安培力变化，且又涉及位移、速度、时间、电荷量等问题时，用动量定理往往能巧妙解决。电磁感应中的图像问题第四部分1.图像类型(1)各物理量随时间t变化的图像，即B－t图像、Φ－t图像、E－t图像和I－t图像.(2)导体做切割磁感线运动时，还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图像，即E－x图像和I－x图像.2.解决此类问题需要熟练掌握的规律安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律等.判断物理量增大、减小、正负等，必要时写出函数关系式，进行分析.3．解决此类问题的一般步骤解决电磁感应的图像问题常采用定性分析与定量计算相结合的方法分段处理。需特别注意物理量的大小、正负，图像为直线还是曲线，有什么样的变化趋势等。具体步骤如下：第一步第二步第三步第四步第五步明确图像类型，即是B-t图像还是Φ-t图像，或者是E-t图像、I-t图像.分析电磁感应的具体过程，即是磁场变化还是切割磁感线造成的结合法拉第电磁感应定律，欧姆定律、牛顿运动定律及数学知识写出方程组根据方程，进行数学分析，如分析斜率变化、截距等画图像或判断图像电磁感应中的电荷量问题电磁感应现象中的电路分析法拉第电磁感应定律的应用电磁感应现象中的综合问题分析电磁感应中的图像问题巩固提升第五部分4.（电磁感应中的综合应用）如图所示，两根足够长的金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属棒ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属棒的电阻可忽略。让ab棒沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属棒接触良好，不计它们之间的摩擦，重力加速度为g。（1）求在运动过程中，ab棒可以达到的速度最大值；（2）从静止到速度达到最大的过程，ab棒沿斜面下滑距离为x，求回路产生的热量。（1）ab棒做加速度减小的加速运动，达到最大速度后做匀速直线运动。沿斜面向下v 沿斜面向下vF安a答案：（1） （2）（2）方法一：从功能关系的角度求解方法二：从能量守恒的角度求解课程结束