20xx滬科版高中物理選修3-213探究感應電動勢的大小(編輯修改稿)
2024-12-23 18:23 本頁面
【文章內容簡介】 不做研究 )。 探究一 探究二 探究三 以第一種情況為例 ,如圖所示 ,將速度 v 正交分解 ,垂直于磁場的速度v 1 =v s i n θ ,平行于磁場的速度 v 2 =v c o s θ ,其中 v 1 切割磁感線 ,v 2 不切割磁感線 ,因此產生感應電動勢的有效速度是 v 1 。則感應電動勢 E = BL v s i n θ 。第二種情況同學們可自行推導 ,只要找出切割磁感線的有效長度即可。 探究一 探究二 探究三 2 .理解表達式 E = B L v s i n θ 中各符號的確切含義 ( 1 ) 該公式可看成法拉第電磁感應定律的一個推論 ,通常用來求導體運動速度為 v 時的瞬時感應電動勢 ,若 v 為平均速度 ,則 E 為平均感應電動勢。 ( 2 ) 當 B 、 L 、 v 三個量方向 相互垂直時 , E = B L v 。 當有任意兩個量的方向平行時 , E= 0 。 ( 3 ) 式中的 L 應理解為導線切割磁感線時的有效長度。 如圖所示 ,導線切割磁感線的情況應取與 B 和 v 垂直的等效直線長度 ,即 ab 的弦長。 ( 4 ) 該式適用于導體平動時 ,即導體上各點的速度相等時。 探究一 探究二 探究三 ( 5 ) 當導體繞一端轉動時如圖所示 ,由于導體上各點的速度不同 ,是線性增加的 ,所以導體運動的平均速度為 ?? =0 + ?? ??2=?? ??2,由公式 E = B L ??得 , E = B L ?? ??2=12BL2ω 。 ( 6 ) 公式中的 v 應理解為導線和磁場的相對速度 ,當導線不動而磁場運動時 ,也有電磁感應現(xiàn)象產生。 特別提醒 1 .切割磁感線的導體中產生感應電動勢 ,該部分導體等效為電源 ,電路中的其余部分等效為外電路。 2 .對于一個閉合電路 ,關鍵要明確電路的連接結構 ,分清哪部分相當于電源 ,哪些組成外電路 ,以及外電路中的串、并聯(lián)關系。 3 .一般高中階段只考查 B 、 L 、 v 互相垂直的情況 ,即 s i n θ = 1 的情況。 探究一 探究二 探究三 例題 2 如下圖所示 ,長為 L 的金屬棒 ab ,繞 b 端在垂直于勻強磁場的平面內以角速度 ω 勻速轉動 ,磁感應強度為 B ,求 ab 兩端的電勢差。 解析 :解法一 :棒上各處速率不等 ,故不能直接用公式 E = B L v 求解 ,由v= ω r 可知 ,棒上各點線速度跟半徑成正比 ,故可用棒的中點的速度作為平均切割速度代入公式計算 ,由 ?? =?? ??2有 E = B L ?? =12BL2ω 解法二 :設經過 Δ t 時間 ab 棒掃過的扇形面積為 Δ S 則 Δ S=12L ω Δ t L =12L2ω Δ t 變化的磁通量為 Δ Φ =B Δ S=12BL2ω Δ t 所以 E = nΔ ??Δ ??=12BL2ω ( n= 1) 所以 ab 兩端的電勢差為12BL2ω 。 答案 :12BL2ω 探究一 探究二 探究三 題后反思 由上述兩種解法可以 證明 : E = B L v 是 E = nΔ ??Δ ??的一種特殊情況。 E = B L v僅適用于導體切割類感應電動勢的求法 ,而 E = nΔ ??Δ ??適用于所有產生感應電動勢的情況。 探究一 探究二 探究三 對感應電動勢的理解 問題導引 電磁感應中的感應電動勢與干電池的電動勢有何異同 ? 提示 它們本質是相同的 ,感應電動勢是把磁場能轉化為電能 ,干電池是化學能轉化為電能。 探究一 探究二 探究三 名師精講 在電磁感應現(xiàn)象中 ,感應電動勢相當于電源 ,可以對外供電。計算電動勢的公式 E= nΔ ??Δ ??和 E= B l v s i n θ 的區(qū)別與聯(lián)系如下 : E = n?? Φ?? t E = B L v s i n θ 區(qū)別
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