电磁感应的动态分析和能量分析初步.pptVIP

安培(Ampére，1775—1836)法国物理学家、数学家 法拉第 (Faraday ,1791-1867)英国实验物理学家 楞次（Ленц，1804-1865 ）俄国物理学家和地球物理学家 电磁感应 奥斯特（Oersted，1777-1851）丹麦物理学家 1833年，楞次在圣彼得堡科学院宣读了他的题为“关于用电动力学方法决定感生电流方向”的论文，提出了楞次定律。 1820年安培发现安培定则、安培定律。 1831年法拉第发现电磁感应现象、1851年发现电磁感应定律。 安培还进一步探索了磁的本质，提出了分子电流假说，为正确认识物质磁性指出了方向．安培把磁和电流联系起来，从本质上认识了磁和电的统一。 1820年奥斯特发现电流磁效应，开辟了物理学的新领域——电磁学。 杰出成就 电磁感应现象的动态分析和能量分析初步 在匀强磁场中，金属棒沿“U ”型框架或平行导轨运动的问题，要涉及磁场对电流的作用，法拉第电磁感应定律，闭合电路的计算等电学知识；要依据物体的受力情况对速度和加速度的动态变化运行分析；还要对能量转化和能量守恒有深刻的理解，有些问题还涉及动量定理以及动量是否守恒的判断和应用。 [探究主题] 如图所示，在竖直向下的磁感强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置相距L且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，导轨和金属棒的电阻及它们间的摩擦均不计，若用恒力F沿水平向右拉棒运动. 探究（1）：金属棒的最大速度. 探究（2）：如果ab棒与导轨间的动摩擦因数为μ，其它条件均不变，则ab棒的最大速度为多少？ 探究（3）：如图所示，若将质量为M的重物跨过一光滑的定滑轮，通过一根不可伸长，质量不计的细绳与ab相连，绳与导轨平行，将M从静止开始释放，当ab棒产生的电功率最大时，求此时棒的速度？（设ab棒的阻值为r，ab棒与导轨间的动摩擦因数仍为μ） 探究（4）：在探究（2）中如果电阻R换成额定电压为U、额定功率为P的小灯泡，且金属棒在导轨间的电阻仍为r，那么需要施加多大的外力时才能使灯泡亮度趋于稳定，正常发光？ 探究（5）：如图所示，将线圈串接一只灵敏电流计，放在U形导线框附近，用一恒力向右拉ab并始终保持ab与导轨良好接触，则通过灵敏电流计的电流 （ ） A．方向N→G→M B．方向M→G→N C．不断增加 D．逐渐减小到零 探究（6）：若不计摩擦和金属棒ab的电阻 ①若拉力恒定，棒ab最终速度可达2v，则当速度为v时，棒ab的加速度a1多大？ ②若拉力功率恒定，最终速度可达2v，则当速度为v时，棒加速度a2多大？ 探究（7）：设金属棒ab的电阻为r，不计摩擦,当棒ab在恒力F的作用下达到稳定状态时，撤去F，求以后电阻R上产生的焦耳热以及通过电阻R的电荷量. 撤去F 导体受力运动产生感应电动势→感应电流→导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→…动态变化过程结束时，加速度为零，导体达到稳定状态. [小结] 一般在动态变化过程中，导体做加速度不断减小的变加速运动，动态变化过程结束后，导体做匀速运动. 一般在动态变化过程中，其他形式的能转化为导体的动能和回路的电能；动态变化过程结束后，导体的动能不变，其他形式的能转化为回路的电能. （1）受力分析： （2）运动分析： （3）能量分析： [例2] 如图所示，竖直光滑导轨上，导体棒ab由静止开始下落，下落过程中与导轨接触良好，经过充分长的时间后合上开关S，则合上S后的一小段时间内导体棒ab将做（ ） A．向下匀速运动 B．向下加速运动 C．向下减速运动 D．向上减速运动 [例3]如图所示，MN、PQ是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为l，导轨平面与水平面间的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B.在导轨的M、P端连接一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨旋转质量为m的金属棒ab，从静止释放开始沿导轨下滑，求ab棒的最大速度.（要求画出ab棒的受力图，已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻不计） [例4] 如图所示，水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R，轨道所在处有竖直向下的匀强磁场.金属棒ab横跨导轨，它在外力作用下向右匀速运动，当速度由v变成2v时，（除R外其余电阻不计，导轨光滑）那么 （ ） A．原来作用在ab上的外力应装置加到4倍 B．感应电动势将增中为原来的2倍 C．感应电流的功率将增为原来的4倍 D．外力的功率将曾为原来的2倍 [例5] 如图所示，两根足够长的固定的平行