感应电动势大小的计算 例题5.两根光滑的长直导轨.平行置于同一水平面内.导轨间距为.其电阻不计..处接有如图9所示所示的电路.电路中各电阻的阻值均为.电容器的电容为.长度也为.电阻同为的金属棒垂直于导轨放置.导轨处在磁感应强度为.方向竖直向下的匀强磁场中.金属棒在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触.在运动距离为的过程中.整个回路中产生的焦耳热为.试求: ⑴金属棒运动速度的大小, ⑵电容器所带的电荷量. 解析:⑴设产生的感应电动势为.回路中的电流为.运动距离所用的时间为.则有 解以上方程.得 ⑵设电容器两极板间的电势差为.则有 电容器所带电量为 解得 知识链接: ①导体切割磁感线时.一般用公式计算感应电动势大小.最适宜的情况是整个过程中切割磁感线的速度不变.若速度是随时变化的.可以把某一瞬时的速度代入求出那一瞬时的感应电动势. ②切割磁感线产生感应电动势的导体相当于电源.象本题中的金属棒.它与几个定值电阻.电容器构成闭合电路.这样就可以利用闭合电路的欧姆定律计算电路中的电流.电量.电热.电功等. ③在这道题目中.感应电动势大小恒定.使得感应电流的大小也恒定不变.计算电量.电热或电功都可以用同一个值.如果电流是随时变化的.象交流电部分.那就要区分了.计算电量用的时电流的平均值.而计算电热.电功等用的则是交流电的有效值. 例题6.如图10所示.平行的光滑金属导轨和相距.处于同一竖直平面内.间接有阻值为的电阻.轻质金属杆长为.紧贴导轨竖直放置.离端处固定有质量为的小球.整个装置处于磁感应强度为并于导轨平面垂直的匀强磁场中.当金属杆由静止开始竖贴导轨并饶端向右倒下至水平位置时.小球的速度为.若导轨足够长.导轨及金属杆电阻不计.试求此过程中 ⑴通过电阻的电量, ⑵中的最大电流. 解析:当金属杆向右倒下且端离开之前.闭合电路中的磁通量发生变化.中有感应电流通过,当端离开之后.电路不再闭合.中不再有感应电流通过.通过的电量应与单位时间内通过电路的平均电流有关.在倒下的过程中.其切割磁感线的“有效长度 及切割速度均逐渐增大.因此.将要滑离的瞬间.中的电流最大. ⑴滑离之前.电路中的磁通量的变化为 这段时间内的平均感应电动势为 平均电流为 所以.通过电阻的电量为 解以上几式.得 ⑵滑离的瞬间.电路中的电流为 而 式中的指的是滑离的瞬间杆切割磁感线的平均速度.它等于杆中点的速度.应该是此时小球速度的两倍.因滑离后电路中不再有电流.倒下的过程中只有重力做功.机械能守恒.即 解以上几式.得 命题解读: ①因穿过电路的磁通量变化而发生电磁感应现象时.通常用法拉第电磁感应定律计算感应电动势.此定律适宜的情况是某一过程.所以利用此式计算出的是该段时间内感应电动势的平均值.由此而计算出的电流也是平均值.可以用来计算电量.不能用来计算电热.电功等.从上面的第一问列出的几式可以看出.感应电流通过电路的电量(为线圈的匝数)是一个普遍适用得计算式. ②解决此题时需要注意的两个关键位置:一是要分析出杆切割磁感线的“有效长度 和平均速度均越来越大.从而得出“将要滑离的瞬间.中的电流最大 ,二是分析得出杆滑离后.电路中不再有电流产生.以后的过程中小球的机械能守恒.这也是解决杆最大切割速度.产生最大感应电流的非常重要的一步. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

两根平行金属导轨固定倾斜放置,与水平面夹角为370,相距d=0.5m,a、b间接一个电阻R,R=1.5Ω.在导轨上c、d两点处放一根质量m=0.05kg的金属棒,bc长L=1m,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.金属棒与导轨接触点间电阻r=0.5Ω,金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑,如图1所示.在金属导轨区域加一个垂直导轨斜向下的匀强磁场,磁场随时间的变化关系如图2所示.重力加速度g=10m/s2.(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
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(1)0~1.0s内回路中产生的感应电动势大小.
(2)t=0时刻,金属棒所受的安培力大小.
(3)在磁场变化的全过程中,若金属棒始终没有离开木桩而上升,则图2中t0的最大值.
(4)通过计算在图3中画出0~t0max内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象.

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(2008?普陀区一模)如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNPQ,MN=PQ=2m,MP=NQ=1m,ab是用与线框相同的导线制成,它们单位长度的电阻R0=0.1Ω/m,不计摩擦.ab杆从MP处开始以v=5m/s 的速度向右匀速滑动.
(1)关于ab杆两端的电势差的讨论:
某同学认为:ab杆两端的电势差Uab就是路端电压,ab杆匀速切割磁感线时,感应电动势大小恒定,且内电阻r大小不变.当ab杆滑至线框正中间时,外电路电阻最大,此时,Uab有最大值,也即Uab的值是先变大后变小.
你认为该同学的判断是否正确?若他判断错误,你重新分析,并确定Uab的大小:若他的判断正确,请算出Uab的最大值.
(2)关于线框MNPQ的电功率P的讨论:
某同学认为:既然ab杆滑至线框正中间时,路端电压最大,此时线框MNPQ的电功率P也最大,所以P的值是先变大后变小.
你认为该同学的判断是否正确?请作出评价,并说明理由.(不需要定量计算.)

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物理学中把电磁感应现象中产生的电动势叫做
感应电动势
感应电动势
,由法拉第电磁感应定律可知计算该电动势大小的表达式为
E=n
△?
△t
E=n
△?
△t

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(09年普陀区期末)(10分)如图所示,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNPQMNPQ=2m,MPNQ=1m,ab是用与线框相同的导线制成,它们单位长度的电阻R0=0.1/m,不计摩擦。ab杆从MP处开始以v=5m/s 的速度向右匀速滑动。

   (1)关于ab杆两端的电势差的讨论:

某同学认为:ab杆两端的电势差Uab就是路端电压,ab杆匀速切割磁感线时,感应电动势大小恒定,且内电阻r大小不变。当ab杆滑至线框正中间时,外电路电阻最大,此时,Uab有最大值,也即Uab的值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确?若他判断错误,你重新分析,并确定Uab的大小:若他的判断正确,请算出Uab的最大值。

   (2)关于线框MNPQ的电功率的讨论:

某同学认为:既然ab杆滑至线框正中间时,路端电压最大,此时线框MNPQ的电功率P也最大,所以P的值是先变大后变小。

    你认为该同学的判断是否正确?请作出评价,并说明理由。(不需要定量计算。)

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两根平行金属导轨固定倾斜放置,与水平面夹角为37°,相距d=0.5 m,a、b间接一个电阻为R=1.5 Ω.在导轨上c、d两点处放一根质量m=0.05 kg的金属棒,bcL=1 m,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.金属棒与导轨接触点间电阻r=0.5 Ω, 金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑,如图甲所示.在金属导轨区域加一个垂直导轨斜向下的匀强磁场,磁场随时间的变化关系如图乙所示.重力加速度g=10 m/s2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:

(1)0~1.0 s内回路中产生的感应电动势大小;

(2)t=0时刻,金属棒所受的安培力大小;

(3)在磁场变化的全过程中,若金属棒始终没有离开木桩而上升,则图乙中t0的最大值;

(4)通过计算在图中画出0~t0max内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象.

 

         

 


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