电磁感应定律..ppt

电磁感应定律一、电磁流量计:电磁流量计结构与工作原理:(1)电磁流量由流量传感器和转换器两部分组成,测量管上下装有激磁线圈,通过激磁电流后产生的磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁并于液体相接触,产生感应电动势,送至转换器,激磁电流则由转换器提供。如图。(2)电磁流量计工作原理:当管中的导电液体流过磁场区时,侧出管壁a、b两点的电势差,就可以知道管中液体的流量——单位时间内流过液体的体积。P21讨论与交流:如图为电磁流量计原理示意图,已知管的直径d感应强度为B,试推导出Q与E的关系式。推导:电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成正比例的感应电动势。设感应电动势为E,磁感应强度为B,测量管内平均流速为v,流量导管内径为d,则管壁ab两点的感应电动势为:E=Bvd(1)管内沿途的流量为: (2)结合(1)、(2)式得:可见,流量与电动势成正比,是线性关系。二、电磁感应中的能量F=BIL克服安培力做功产生电能B与I相互制约关系致使安培力F的变化有安培力做功a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流电磁感应(电源)电能通过电流使电阻发热电阻发热转化为内能P22:讨论与交流:推导F、P、E的表达式(1)感应电流:安培力为:线框匀速拉出,拉力F拉=Fm,即:(2)匀速向外拉出线框的过程中,拉力做功的功率:(3)通过线框电流的电功率:(4)拉力的功率P和线框电流的电功率相等,电磁感应过程,实际上是不同形式的能量转换的过程,外力克服安培力做了多少功,就有多少其它形式的能量转化为电能。三、直流电动机直流电动机原理课例讲解(两个问题):(2)电机运转时产生的反电动势(1)电机工作时电流(1)由欧姆定律可知,电动机工作时的电流为:解:(2)将上式整理得:电路中有反电动势存在时,加在电路两端的电压U等于反电动势跟线圈电阻上损失电压IR之和。两边同时乘于I得:电动机的输入功率转化为机械能的输出功率电动机线圈上损失的热功率式中各量的物理意义:结论:电路中供给电动机的功率等于转化为机械能的功率与线圈上损失的热功率之和。电功和电热的区别:在直流电动机中,由于存在着反电动势,其中大部分电能转化为机械能,电功并不等于电热,而是大于电热****题链接****题1、2、3、4、5二、电磁感应中的动力学问题这类问题覆盖面广,题型也多种多样;但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等。基本思路是:F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源(E,r)电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用,解决这类问题,一要应用电磁学中的有关规律如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力公式等,二要应用力学中的有关规律,如牛顿运动定律、动量定理;三要用到功能关系,如动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等,要将电磁学和力学的知识综合起来应用。由于安培力和导体中的电流、运动速度均有关,所以对磁场中运动导体进行动态分析十分必要。例3:如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑,,导轨和金属棒的电阻都不计。解析:ab沿导轨下滑过程中受四个力作用,即重力mg,支持力FN、摩擦力Ff和安培力F安,如图所示,ab由静止开始下滑后,将是:(↑为增大符号),所以这是个变加速过程,当加速度减到a=0时,其速度即增到最大v=vm,此时必将处于平衡状态,以后将以vm匀速下滑第三节传感器及其应用ab下滑时因切割磁感线,要产生感应电动势,根据电磁感应定律:E=BLv①由①②③可得:以ab为研究对象,根据牛顿第二定律应有:mgsinθ–μmgcosθ- =ma闭合电路ACba中将产生感应电流,根据闭合电路欧姆定律:I=E/R ②据右手定则可判定感应电流方向为aACba,再据左手定则判断它受的安培力F安方向如图示,其大小为: F安=BIL ③取平行和垂直导轨的两个方向对ab所受的力进行正交分解,应有:FN=mgcosθFf=μmgcosθ