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电磁分析和计算 5

电磁分析和计算 5. S. 北半球地表的地磁场. N. 地球是一个磁体. 地磁南极. 地磁北极. 思考 1 。公路上行驶的油罐车后为什么拖一条铁链到地面。. +. +. 思考 2 。在南半球空中飞行的飞机机翼两端电势为什么有高低？哪端高？. B e. I 源. U 右高. V. 上. N. W. E. Q. S. 下.

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电磁分析和计算 5

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Presentation Transcript

  1. 电磁分析和计算5

  2. S 北半球地表的地磁场 N 地球是一个磁体 地磁南极 地磁北极

  3. 思考1。公路上行驶的油罐车后为什么拖一条铁链到地面。思考1。公路上行驶的油罐车后为什么拖一条铁链到地面。 + +

  4. 思考2。在南半球空中飞行的飞机机翼两端电势为什么有高低？哪端高？思考2。在南半球空中飞行的飞机机翼两端电势为什么有高低？哪端高？ Be I源 U右高 V

  5. 上 N W E Q S 下 电量表串在电路中可测流过电路的电Q，为测地磁场的磁B，设计下面实验。将G 电阻R面积S的矩形导线框，使一条边南北向另一条边东西向水平放置。先使线框以南北向边为轴，转过180°测得电量Q1；再使线框以东西边为轴向下转90°，测 得电量Q2。请计算地 球磁场在该处的磁感 应强度B。

  6. Δφ=φt- φ0=2B1S Q=IΔt=NΔφ/R 上 B1=Q1R/2SN N B2 反面 正面 B1 B1 W E B1 S 下

  7. Be= R/2SN √(2Q2 -Q1)2+Q12 Δφ=φt- φ0=B2S+B1S Q=IΔt=NΔφ/R 上 B1+B2=Q2R/SN N B2 B2=(2Q2 -Q1)R/2SN 正面 B1 W E B1=Q1R/2SN B1 B2 S 反面 Be是B1 B2的矢量和. 下

  8. V0=4米/秒 B=1T a b c d 图示是磁悬浮列车的原理图.水平道轨间有竖直方向的匀强磁场,B=1T.每隔L=0.2米方向相反 (如图)。列车下有宽也为L的导线框abcd,电阻R=1.6Ω.当磁场以速度V0=4米/秒向左匀速运动时,导线框将随之而运动.(1)请分析其物理原理.(2)如果无阻力,线框能达到的最大速度是多少?(3)如果阻力f=0.1N,线框的最大速度又是多少?此时为使磁场匀速,须提供的功率是多 少?

  9. V0=4米/秒 B=1T.每隔L=0.2米方向相反 。宽L的导线框abcd,电阻R=1.6Ω. 磁场向左匀速运动时,导线框将随之而运动.(1)请分析其物理原理 B=1T 当线框与磁场相对速度为0,即速度相等时,磁通量不变了,没有感应电流和磁场力了,加速度为0,速度最大. a b c d 线框相对磁场向右运动 磁场力向左. I=2E/R F合=2F=4ELB/R

  10. V0=4米/秒 B=1T.每隔L=0.2米方向相反 。宽L的导线框abcd,电阻R=1.6Ω. (2)如果无阻力,线框能达到的最大速度是多少？ 当线框与磁场相对速度为0,即速度相等时,磁通量不变了,没有感应电流和磁场力了,加速度为0,速度最大 B=1T a b c d 线框相对磁场向右运动 磁场力向左. I=2E/R F合=2F=4ELB/R

  11. V0=4米/秒 f B=1T.每隔L=0.2米方向相反 。宽L的导线框abcd,电阻R=1.6Ω. (3)如果阻力f=0.1N,线框的最大速度又是多少? 如果有阻力, 磁场力等于阻力时, 加速度为0,线框与磁场相对速度最大. B=1T a b c d F合=2F=2∙(2E/R)LB=f E=BLV相对 V相对=1米/秒 线框的最大速度为VM=4-1=3米/ 秒

  12. V0=4米/秒 F f F` B=1T.每隔L=0.2米方向相反 。宽L的导线框abcd,电阻R=1.6Ω.如果阻力f=0.1N此时为使磁场匀速,须提供的功率是多少? B=1T a b c d 线框受到磁场的作用力为0.1N,根据牛顿第三定律,线框对磁场的反作用力也为0.1N,方向向右,所以磁场要保持向左匀速,须动力F=0.1N,∵功率P=FV,∴P=0.1×4=0.4W

  13. B L=1米 竖直向下匀强磁场中,二个水平同轴的固定金属光滑圆环,半径r.相距L,其间穿一根长2L电阻为2Ω质量为m的均匀金属棒.为测该磁场的磁感应强度B,将二圆环和电阻7Ω串联后接到电动势为E,内阻不计的电源上.结果棒沿环上升了h=r/5静止.求该磁场的磁感 应强度B大小. 若将二圆环距离 变为2L,金属棒将 上升多高静止?

  14. 半径r.相距L,棒长2L电阻为2Ω质量为m电阻7Ω电动势为E,内阻不计棒沿环上升h=r/5静止.1.求B大小.2.若二环距离变为2L, 棒上升？ Q mg I=E/8 B L=1米 F F=3mg/4=ILB=(E/8)LB B= 6mg/EL

  15. Q F` mg F=3mg/4=ILB=(E/8)1B X=4/3 F`=Xmg=I`L`B=(E/9)2B F`= (4/3) mg I`=E/9 5 B 3 4 2 5 3 L`=2米 答:当圆环相距2米时,金属棒上升到2r/5静止.

  16. × × × × × × × × × × × × × × × × 关于导线切割磁感线产生感应电动势的计算. L⊥ 当L与V垂直的 感应电势怎么计算 有效长度 E⊥=LBV θ L V 当L与V平行的 感应电势怎么计算 L∥ 无效长度 E∥=0 当L与V不垂直的 感应电势怎么计算 将L分解成L⊥和L∥ 所以有:当L与V不垂直时,导线切割磁感线产生 的感应电动势等于导线在垂直磁感线方向的有 效长度上的感应电动势.E=L⊥BV

  17. V L/2 B × × × × × × × × × × × × × × × × 边长L的正三角形如图 , 以平行于底边的速度V匀速进入匀强磁场B中如图位置时的感应电动势是多大.

  18. × × × × × × × × × × × × × × × × 根据:E=L⊥BV=√3LBV/4 边长L的正三角形如图 , 以平行于底边的速度 V匀速进入匀强磁场B 中如图位置时的感应 电动势是多大. E3 E2 V L/2 E1 B 可分解为“三段”电动势.E1 E2 E3 E=E1+E2+(-E3)=E1 “垂直分量原理”也适用于弧形导线切割磁感线 所产生的感应电动势,当然这是求即时值,

  19. × × × × × × × × × × × × × × × × 如何求平均感应电动势？ B R Δφ L V0 Vt V Q D 磁通量变化=导线扫过面积上的磁通量

  20. × × × × × × × × ω匀速转动 × × × × B × × × × L E=? E=Δφ/Δt =（1/2）BL2ω 如何求平均感应电动势？ 磁通量变化=导线扫过面积上的磁通量 设转一圈; Δφ= BπL2 Δt=T ω=2π/T

  21. S d=VΔt 请证明：闭合电路中部份导线在不变的磁场中，垂直切割磁感线时产生感应电动势：ε=LBV⊥ ε=Δφ/Δt 法拉第电磁感应定律？ 普遍规律 Δφ？ = φt- φ0 Φ？ =BS⊥ 切割磁感线感应电动势的公式？ ε=LBV⊥ 特殊规律 设？ 棒长L,匀强磁场B,匀速垂直速度V. 求? 在时间Δt内的平均感应电动势ε. 证: φ0=BS φt=B(S+LVΔt) Δφ=B LVΔt ε=Δφ/Δt= B LV

  22. B=Kt+B0 S 请从法拉第电磁感应定律推导出闭合电路面积S一定，当磁感应强度B随时间t均匀变化时,(B=Kt),产生感应电动势与磁感应强度的变化率成正比。ε=SK 已知：回路面积S一定，磁感应 B= Kt+B0 求：在Δt秒内平均感应电动势。 ε=Δφ/Δt φ0=( Kt+B0 )S φt=[K(t+Δt)+B0 ]S ε=KS Δφ= φt- φ0 =KSΔt

  23. 普遍规律 特殊规律 θ S 请从法拉第电磁感应定律推导出闭合电路中部份导线作垂直转动时产生感应电动势的公式。 ε=Δφ/Δt 法拉第电磁感应定律？ 转动切割磁感线感应电动势的公式？ 设？ 棒长L,匀强磁场B,角速度ω. 求? 在时间Δt内的平均感应电动势ε 证: φ0=BS φt=B(S+R2θ/2) R=L,θ=ωΔt ε= ω L2/2

  24. 请比较以下几个感应电动势公式 基本规律 特殊规律 ε=LBV⊥ B一定, 平动 ε=Δφ/Δt B一定 ,转动 ε= ω L2/2 S一定, B匀变 ε=KS

  25. B F F F磁 V0=0 S 题目讲评，22题 解题指导 1。审题应“身临其境”。 尽量用图理出已知什么和求什么。 已知：磁感应强度以ΔB/Δt的变化 率均匀增加。求：在水平恒力F作用下经位移S达到的最大速度 F — V --- ε ---- I --- - F磁 电磁分析 2.分析应 “实事求是, 依理行事” F-F磁=ma 受力分析 阻碍 ab作加速度减小的加速运动 运动分析 当F=F磁 ，a=0时，有最大速度 3.解题要 “纲举目张， 细心求解” 解题思路 即当ILB=F，有最大速度。 I？ I=ε/R ε？

  26. 请比较以下几个感应电动势公式 基本规律 特殊规律 ε=LBV⊥ B一定, 平动 ε=Δφ/Δt B一定 ,转动 ε= ω L2/2 S一定, B匀变 ε=KS 这就是学力 本题属哪种情况？ 都不是，须从基本规律去开拓！

  27. 如图,匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律是B=Kt.当棒向左以速度V沿导轨垂直切割时的感应电动势ε=SK-BLV如图,匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律是B=Kt.当棒向左以速度V沿导轨垂直切割时的感应电动势ε=SK-BLV 当Δt 0 S 设？ 棒长L,匀强磁场B=Kt, 速度V. 求? 在时间Δt内的平均感应电动势ε B S (S+LVΔt) B+ ΔB φ0=BS φt=(B+ΔB)(S+LVΔt) Δφ= φt- φ0= SΔB+B LVΔt+ ΔB LVΔt ε=Δφ/Δt=SΔB/Δt +B LV+ΔB LV ΔB=0 ΔB/Δt=k ε=Sk+B LV 请同学完成本题

  28. 请比较以下几个感应电动势公式 基本规律 特殊规律 ε=LBV⊥ B一定, 平动 ε=Δφ/Δt B一定 ,转动 ε= ω L2/2 S一定, B匀变 ε=KS 这就是学力 平动V B匀变 ε=LBV⊥+ KS

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