4.4.3法拉第电磁感应定律应用.pptVIP

法拉第电磁感应定律应用(二） 解析：（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律： ① 由①式解得a＝10×(0.6－0.25×0.8)m／s2=4m／s2 ② (2)设金属棒运动达到稳定时，速度为V，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡 ③ 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻消耗的电功率： ④ 由③、④两式解得 ⑤ (3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B　　 ⑥ ⑦ 由⑥、⑦两式解得 ⑧ 磁场方向垂直导轨平面向上 * * 磁通量 变化 感应电流 感应电动势 右手定则 楞次定律 等效电源 等效电路 求电流I 求安培力F 力与运动 功能关系 受力示意图 例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为B，当棒ab以速度v向右匀速运动时： 产生电动势 回路电流 ab两端电压 电流的总功率 ab棒消耗的电功率 问题1： v R a b r 例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为B，当棒ab以速度v向右匀速运动时： 问题2：棒ab受到的安培力为多大；要使棒ab匀速运动，要施加多大的外力，方向如何？ 问题3：整个回路中消耗的电能从哪里转化来的，它们之间有什么样的关系？ 外力F对棒ab做功 v R a b r →F 变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则： 问1：ab将如何运动？ 问2：ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？ 加速度a减小的加速运动 问3：ab的速度达到最大值前，外力做功功率与回路的电功率有什么样的关系？ P外﹥P电，W外=Q热+△EK v R a b r v R a b r → F 问4：若ab向右运动位移为x时，速度达到最大值vm，这一过程中回路产生的焦耳热为多少， ab 产生的焦耳热又为多少？ 变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则： v R a b r →F 问5：在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？ 变式1：其他条件不变，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用，则： v R a b r →F 变式2：其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则： 问1：ab将如何运动？ 问2：ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？ F减小，F安增加，做加速度a减小的加速运动 v R a b r →F 变式2：其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一个向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则： 问3：若ab向右运动时间为t时，速度达到最大值vm，这一过程中回路产生的焦耳热为多少， 电阻R产生的焦耳热又为多少？ v R a b r →F 方法小结： 1、受力分析：必要时画出相应的平面图。 受力平衡时，速度最大。 2、电路问题：画出等效电路图，产生感应电动势的导体相当于电源，其电阻为内阻。 3、能量问题：安培力做负功，其它能转化为电能。 P安（=F安V）=P电（=EI） 4、解题方法：动能定理、能量守恒定律或功能关系 例2：如图所示， B＝0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L＝1m，α＝300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m＝0.2kg，其电阻R＝0.1Ω，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求： （1）导体下滑的最大速度vm。 （2）在最大速度vm时，ab上消耗的电功率Pm 300 B mg F FN a b B 300 例2：如图所示， B＝0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L＝1m，α＝300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m＝0.2kg，其电阻R＝0.1Ω，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求： （1）导体下滑的最大速度vm。 300 B mg F FN 解：（1）导体下滑的最大速度vm 例2：如图所示， B＝0.2T 与导轨垂直向上，导轨宽度L＝1m，α＝300，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为m＝0.2kg，其电阻R＝0.1Ω，跨放在U形框架上，并能无摩擦的滑动，求： （2）在最大速度vm后，ab上消耗的电功率Pm 解：（2）导体棒达最大速度vm后 300 B mg F FN 例3