发布时间 : 星期日 文章2017-2018学年同步备课高中物理选修3-2讲义（44份） 沪科版27（新教案）更新完毕开始阅读409d906ef71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a27a7
学案电磁感应的案例分析
[目标定位].了解反电动势及其作用.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.掌握电磁感应中的能量转化与守恒问题，并能用来处理力电综合问题．
一、反电动势
．定义：电动机转动时，线圈因切割磁感线，所以会产生感应电动势，线圈中产生的感应电动势跟加在线圈上的电压方向相反．这个跟外加电压方向相反的感应电动势叫反电动势． ．在具有反电动势的电路中，其功率关系为－反＝；式中是电源供给电动机的功率(输入功率)，
反
是电动机输出的机械功率(输出功率)，是电动机回路中损失的热功率．
二、电磁感应中的动力学问题
．电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：
()用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向． ()求回路中的电流强度的大小和方向． ()分析研究导体受力情况(包括安培力)． ()列动力学方程或平衡方程求解．
．电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析：
周而复始地循环，加速度等于零时，导体达到稳定运动状态． ．两种状态处理
导体匀速运动，应根据平衡条件列式分析；导体做匀速直线运动之前，往往做变加速运动，处于非平衡状态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析．
例如图甲所示，两根足够长的直金属导轨、平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为，、两点间接有阻值为的电阻．一根质量为的均匀直金属杆放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略，让杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
图
()由向方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出杆下滑过程中某时刻的受力示意图． ()在加速下滑过程中，当杆的速度为时，求此时杆中的电流及其加速度的大小． ()求在下滑过程中，杆可以达到的速度最大值． 答案()见解析图 ()θ－()
解析()如图所示，
杆受：重力，竖直向下；支持力，垂直于斜面向上；安培力安，沿斜面向上． ()当杆速度为时，感应电动势＝，此时 电路中电流＝＝ 杆受到安培力安＝＝ 根据牛顿第二定律，有 ＝θ－安＝θ－ ＝θ－.
()当＝时，杆有最大速度 ＝.
例(多选)如图所示，和是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始时，将开关断开，让杆由
静止开始自由下落，过段时间后，再将闭合，若从闭合开始计时，且已知金属杆接入电路的电阻为，则金属杆的速度随时间变化的图像可能是图中的()
图
答案
解析闭合时，若>，先减速再匀速，项有可能；若＝，匀速，项有可能；若<，先加速再匀速，项有可能；由于变化，－＝中不恒定，故项不可能． 三、电磁感应中的能量问题 ．电磁感应现象中的能量转化方式
()与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能．
()与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能．克服安培力做多少功，就产生多少电能． ．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路 ()分析回路，分清电源和外电路．
()分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如： ①有摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能； ()列有关能量的关系式． ．焦耳热的计算技巧
()感应电路中电流恒定，焦耳热＝.
()感应电路中电流变化，可用以下方法分析：
①利用功能关系：产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即＝安，而克服安培力做的功可由动能定理求得；
②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即＝Δ其他．
例如图所示，足够长的平行光滑形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝°，导轨间的距离＝，下端连接＝Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度＝．质量＝、电阻＝Ω的金属棒垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为＝的恒力使金属棒从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行＝后速度保持不变．求：(°＝，°＝，＝)
图
()金属棒匀速运动时的速度大小；
()金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻上产生的热量. 答案()()
解析()金属棒匀速运动时产生的感应电流为＝ 由平衡条件有＝θ＋ 代入数据解得＝.
()设整个电路中产生的热量为，由能量守恒定律有 ＝－·θ－
而＝，代入数据解得＝.
．(电磁感应中的动力学问题)如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在、、、位置时的加速度关系为 ()
图
．＞＞＞ ．＝＝＝