高中物理 第4章 电磁感应 习题课电磁感应中的电路电荷量及图象问题 同步备课课件 新人教版选修
30页1、,习题课:电磁感应中的电路、电荷量及图象问题,第四章 电磁感应,学习目标 1.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路. 2.掌握电磁感应电路中感应电荷量求解的基本思路和方法. 3.综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的 图象问题,内容索引,题型探究,达标检测,1,题型探究,一、电磁感应中的电路问题,电磁感应问题常与电路知识综合考查,解决此类问题的基本方法是: (1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势,该部分电路或导体就相当于电源,其他部分是外电路. (2)画等效电路图,分清内、外电路. (3)用法拉第电磁感应定律En 或EBlv确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向.在等效电源内部,电流方向从负极指向正极. (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.,例1 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可以忽略的铜线.磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图1所示).若PQ以恒定的速度v从 a
2、d滑向bc,当其滑过 的距离时,通过aP段的电流是 多大?方向如何?,图1,方向由P 到a,答案,解析,PQ在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势,由于是闭合回路, 故电路中有感应电流,可将电阻丝PQ视为有内阻的电源,电阻丝aP与bP并联,且RaP R、RbP R,于是可画出如图所示的等效电路图.,1.“电源”的确定方法:“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”,该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”. 2.电流的流向:在“电源”内部电流从负极流向正极,在“电源”外部电流从正极流向负极.,针对训练1 用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图2所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时,线框上a、b两点间的电势差是 A.Uab0.1 V B.Uab0.1 V C.Uab0.2 V D.Uab0.2 V,图2,答案,解析,穿过正方形线框左半部分的磁通量变化而产生感应电动势,从而在线框中产生感应电流,把左半部分线框看成电源,设其电动势为E,正方形线框的总电阻为r,则内电阻为 ,画出等效电路如图所示.,则a、b两点间的电势
3、差即为电源的路端电压,设l是边长,且依题意知 10 T/s.,由于a点电势低于b点电势,故Uab0.1 V,即B选项正确.,二、电磁感应中的电荷量问题,例2 面积S0.2 m2、n100匝的圆形线圈,处在如图3所示的磁场内,磁感应强度B随时间t变化的规律是B0.02t T,R3 ,C30 F,线圈电阻r1 ,求:,(1)通过R的电流方向和4 s内通过导线横截面的电荷量;,图3,答案,解析,方向由ba 0.4 C,由楞次定律可求得电流的方向为逆时针,通过R的电流方向为ba,,(2)电容器的电荷量.,9106 C,答案,解析,UCURIR0.13 V0.3 V, QCUC301060.3 C9106 C.,1.求解电路中通过的电荷量时,一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算. 2.设感应电动势的平均值为 ,则在t时间内: , ,又q t,所以qn .其中对应某过程磁通量的变化,R为回路的总电阻,n为电路中线圈的匝数.,针对训练2 如图4所示,空间存在垂直于纸面的匀强磁场,在半径为a的圆形区域内部及外部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B.一半径为b(ba),电阻为R的圆形导线环放置在纸
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