高三物理复习课件法拉第电磁感应定律(人教版)

法拉第电磁感应定律基本概念和规律一、法拉第电磁感应定律⑴内容：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。⑵公式：tEsWbV/11tnE⑶适用范围：一切电磁感应现象。注意区别磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率平均感应电动势一般不等于初态与末态电动势的平均值。⑷公式中若，则E为瞬时感应电动势；0t若为一段时间，则E为平均感应电动势。t若一定，则平均感应电动势等于瞬时感应电动势。ttnE⑸若线圈平面与B垂直，且B一定，则tSnBE若线圈平面与B垂直，且S一定，则StBnE如左图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环．为使圆环受到向上的磁场力作用，导线abcd中的磁感应强度B随时间t的变化是右图中的如图所示，一边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂在一个有界的磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间均匀变化且满足B＝kt规律．已知细线所能承受的最大拉力T＝2mg，求从t＝0时刻起，经多长时间细线会被拉断．如图是一种测通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的电表Q串联，当用双刀双掷开关K使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由Q表测出该电荷电量为q，就可以算出线圈所在处的磁感强度B。已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和Q表串联电路的总电阻为R，则被测处的磁感强度B＝。二、导体切割磁感线产生感应电动势计算⑴导体切割磁感线产生感应电动势的大小：sinBlvE公式中L是导体切割磁感线的有效长度，θ是v与B的方向夹角。上式适用导体平动，L垂直v、B。若θ=90°(v⊥B)时，则E=BLv；若θ=0°(v∥B)时，则E=0。①部分导体在匀强磁场中的相对平动切割⑵切割运动的若干图景：②部分导体在匀强磁场中的匀速转动切割③闭合线圈在匀强磁场中转动切割如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有磁场。第一次速度v1=v，第二次速度v2=2v，在先、后两次过程中（）A．线圈中感应电流之比为1：2B．线圈中产生热量之比为1：2C．沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1：2D．流过任一横截面的电量之比为1：2如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示)，Rl=4Ω、R2=8Ω(导轨其他部分电阻不计)．导轨OAC的形状满足方程(单位：m)．磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面．一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻．xy3sin2求：(1)外力F的最大值；(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝Rl上消耗的最大功率；(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时adeb构成一个边长为l的正方形。棒的电阻为r，其余部分电阻不计。开始时磁感应强度为B0。（1）若从t=0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增加为k，同时保持棒静止，求棒中是感应电流。在图上标出感应电流的方向。（2）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当t=t1秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若从t＝0时刻起，磁感强度随时间均匀增加,每秒增量为K，同时棒以恒定速度v。向右作匀速运动，经过时间t0，求此时棒中的电流强度大小。三、电磁感应现象的电路问题在电磁感应现象中,有些问题往往可以归结为电路问题,在这类问题中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路就相当于电源,这部分的电阻相当于电源的内阻，其余部分相当于外电路。解这类问题时，一般先画出等效电路图，然后应用电路的有关规律进行分析计算．如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一。磁场垂直穿过粗金属环所在区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为A．2EB．3EC．32ED．E粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是()如图所示，粗细均匀的金属环的电阻为R，可绕轴O转动的金属杆OA的电阻R/4，杆长为l，A端与环相接触，一阻值为R/2的定值电阻分别与杆的端点O及环边缘连接．杆OA在垂直于环面向里的、磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω顺时针转动．求电路中总电流的变化范围．如图所示，长为L、电阻r=0.3Ω、质量m=0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5Ω的电阻，量程为0—3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0—1.0V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒右移。当金属棒以v=2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中一个电表正好满偏，而另一个表未满偏。问：1.此满偏的电表是什么表？说明理由。2.拉动金属棒的外力F多大？3.此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上。求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。