法拉第电磁感应定律习题课
更新时间:2023-08-26 12:58:01 阅读量: 教育文库 文档下载
电磁感应定律习题课
磁通量 变化
感应电流 感应电动势
右手定则 楞次定律
E n t
E Blv
等效电 源 力与运动
等效电 路 受力示意图
求电流I
功能关系
求安培力F
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 R 以速度v向右匀速运动时:
b r v
问题1: 产生电动势 回路电流 ab两端电压 电流的总功率
a
E BlvBlv I R rBlv U ba R R r 2 2 2 Bl v P 电 R r Blv 2Pab ( R r
ab棒消耗的电功率
) 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 R 以速度v向右匀速运动时:
b v
a
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?
Bl v F安 IBl R r
2 2
Blv F F安 , 方向向右 R r
2 2
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
Bl v P外 F v P 电 R r
2 2 2
例2:其他条件不变,ab棒质量 为m,开始静止,当受到一个向 R 右恒力F的作用,则: 问1:ab将如何运动?
b r F a
l
B
Bl v F F安 F ma R r
2 2
加速度a减小 的加速运动
B l vm v F ( R r ) , F , m 2 2 Bl R r2 2
问2:ab的最大速度是多少?这时ab两端的电压为多少?
U ba
FR Bl
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
例2:其他条件不变,ab棒质量 为m,开始静止,当受到一个向 R 右恒力F的作用,则:
b r aF
问3: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?
1 mF ( R r ) 2 Fx Q热 mvm , Q热 Fx 4 4 2 2B l2
2
mF ( R r ) r Qab Fx 4 4 2B l R r2 2
例2:其他条件不变,ab棒质量 为m,开始静止,当受到一个向 R 右恒力F的作用,则:
b r aF
问4:在上述过程中,通过回路某一横截面的电量 为多少?
E q I t t , 又 E E R r t Blx q R r R r
例3:其他条件不变,ab棒质量 为m,开始时静止,当受到一水 R 平向右拉力的作用,若拉力的功 率P保持不变,则:
b r aF
问1:ab将如何运动?
F减小,F安增加, 2 2 P Bl v 做加速度a减小 F F安 ma 的加速运动 v R r
问2:ab的最大速度是多少?这时ab两端的电压为多少?
P( R r ) P Blvm P F Bl, vm . U ba R vm R r Bl R r
例3:其他条件不变,ab棒质量 为m,开始时静止,当受到一个 R 向右拉力的作用,若拉力的功率 P保持不变,则:
b r
aF
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?
1 mP ( R r ) 2 Q热 Pt mvm Pt 2 2 2 2B l mP ( R r ) R QR Pt 2 2 R r 2B l
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4: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 a b300
B
FN B300
F
mg
例4: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。FNB300
Fmg
解:(1)导体下滑的最大速度vm
mg sin 30 IBl ,0
Blvm I R 由以上解得vm 2.5m / s
例4: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FN
B300
Blvm 2 F Pm I R ( ) R 2.5W R 0 mg 或P P mg sin 30 v 2.5W m G m2
或Pm P克 IBl vm 2.5W
例5.如图,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L, 在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间 OO1O1‘O’ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的 匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电阻为r的导 体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使 ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直 线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过 程中始终保持水平,导轨电阻不计),求: P M R a (1)棒ab在离开磁场下边界时 b d0 的速度; O O1 (2)棒ab在通过磁场区的过程 中产生的焦耳热; d B (3)试分析讨论ab棒在磁场中 O' O1' 可能出现的运动情况.Q N
解: (1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的 速度为v,产生的电动势为 E = BLvE 电路中电流 I R rP a d0 O d O' Q B O1' N R M b
对ab棒,由平衡条件得 mg=IBL
解得
mg ( R r ) v B 2 L2
O1
(2) 由能量守恒定律:1 2 mg (d 0 d ) Q电 mv 2 m3 g 2 (
R r ) 2 Q电 mg (d 0 d ) 2 B 4 L4
解得
(3)三种 可能2 2
Q棒电
r m g (R r) [mg (d 0 d ) ] 4 4 R r 2B L3
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