传送带模型分析.docx
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1、传送带模型分析+电磁感应经典解析传送带模型分析1M揩带类别图示滑块可能的运动状况滑块受(三)力分析情景1水平始终加速受力f=mg先加速后匀速先受力f=mg,后f=O情景2水平v0v,始终减速受力f=mgv0v,先减速再匀速先受力f=mg,后f=Ov0v,始终加速受力f=mgV0V,先加速再匀速先受力f=mg,后f=O情景3水平传送带长度/,滑块始终减速到达左端受力f=mg(方向始终向右)传送带K度,V0v,滑减速和反向加速时受6,电应难点突破日光灯自慝现象固通量二、楞次定律1 .楞次定律感应电流总具有这样的万向,即感应电流的磁场总要阻隔引起感应电流的磁通量的变化:楞次定律解决的是感应电流的方向
2、问题。它关系到两个磁场:感应电流的磁场(新产生的电场)和引起感应电流的场原来就有的碳场)。前者和后者的关系不是“同向”或反向”的简单关系,而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。2 .对“阻碍”意义的理解: 1)阻瑞原磁场的变化。“困得”不是陷止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原IS场的变化,只能使原垣场的变化被延缓或者说眦滞了,原磁场的变化担势不会改变,不会发生逆转. 2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原密场本身,女噪原枳场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流. 3)阳碍不是相反.当原稿通;即卜时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阴碍其履小;当语体远施导体运动B寸,导体运动将和磁体运动同向,
3、以阻碍其相对运动. 4)由于“阻捐”,为了维持原磁场级化,必须有外力克服这一“阻碍”而假功,从而导致其它形式的能转化为电能.因此楞雄律是能量传化和守恒定律在电融应中的体现. .楞雄律的具体应用1从“阻得碳通量变化”的角度来看,由磁通量计算式O=SSsino可知,磁通量变化力。=它一6】有多冲形式,王要有:S、。不变,8改变,这时40=4BSsmo二微信号:goZhQrIgWU1.ns3、。不交,5改变,这时爪a55sin。8、5不变,。改变,这时40-8S(sm当3、S.。中有两个或三个一起变化时,就要分别计算与、代,再求叱.0:了。(2)从“阻碍才取寸运动”的角度耒看,楞次定律的这个结论可以
4、用能里守恒来解释:既然有感应电流产生,就有苴它能转化为电能。又由于是由相对运动引起的,所以只能是机械能旗少化为电能,表现出物见象就是“阻碍”相对运动。从“阿寻自身电洸变化”的角度来看,皱是自感现象。在应用楞次定律时一定要注意:“阻碍”不等干“反向阻碍”不是“阻止”。4 .右手定则。对一郃分导在祖场中切割Jg感线产生感应电流的情况,右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。这时,用右手定贝度方便一些。5 .楞次定律的应用步分楞;欠定律的应用应该严格按以下四步进行:确定原磁场方向J判定原磁场如何变化(增大还是双小)3确定感应电流的法场方向旧反减同);根据安培硒伊庄感应电流的方向。6 .解法指导:楞次定
5、律中的因果关联楞;欠定律所指示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系,一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系,二是感应电流与感应M场间的产生和被产生的关系抓住“阻蜀”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解;夬物理问题的关键. 2)运用楞;欠定律处理问题的思路的总磁通向里、寇大,所以外环申感应电流Hi场的方向为期卜,由安培定则,外环卬感应电流方向为逆时针。【例3】如图,线圈/中接有如图所示电源,线圈5有一半面枳处在线圈.4中,两线圈平行但不接触,则当开关S闭和Sfi间,按圈5中的感应电流的情况是:()A.无感应电流B.有沿顺时针的感应电流微信号:gcozhorgu1.i100
6、C.有沿逆时针的感应电流D.无去确定解:当开关S闭和尚间,线圈H相当于环形电流,其内部磁感线方向向里,耳外部磁熙身方向啰卜.线圈B有一半面积处在线腹X中,则向里的磁场与向外的磁场制期大。这时就要抓住主驶部分。由于所育同里版感线都从4的内部穿过,所以4的内部向里的磁感线?交雷,4的外部两卜的磁感线茨稀。这样5一半的面积中磁感线是向里且较密,另一半面积中磁感线是期卜目较稀。壬要是以1.三里的磁感线为主,即当开关5闭IDB寸,线圜5中的磁通量由零变为何里,故该隔间磁通量塔加,则产生的感应电流的磁场应向外,因瞪身圈B有沿逆时针的颗电流。答案为C.、【例】如图所示,闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速
7、度均沿过r51.导体环图心的竖直线下落的过程中,导体环中的感应电流方向如何?rT解:从“阻碍咨通量变化”来看,原敬场方向向上,先增后发,感应电流速场方向先下后上,感应电流方向先顺时针后逆时针。从“阻碍相对运动”耒看,先排斥后吸引,把条形磁铁等效为婢线管,根据“同向电潦互相吸引,反向电流互相排斥”,也有同样的结论。【例5】如豳示,OQ:是矩形导线板成cd的对称轴,H左方有匀强法场。以下哪些情况下附Cd中有感应电注产生?方向如何?A将abed建的评移B将abed三平移C将3以劭为轴转动60D将如Cd以Cd为褥专动60解:A、C两种情况下穿过,Cd的程通量没有发生变化,无感应电流产生。B、D两种情况
8、下原垣通向外,国少,感应电流枳场向外,感应电流方向为MC以例6如图所示装黄中,以杆原耒静止当面杆假如下那些运动时,Cd杆将向右移动?A向右匀速运动B向右加速运动C(三J左加速运动D向左减速运动/-.的件芸QVUI100解:劭勺速运动时,的中感应电流恒定,匕中碳通:S不变,穿过左懒通盘不变化,z:中无感应电流产生,Cd保持静止,A不正确;2向右加速运谢,Z:中的磁逋量向下,场大,通过S的电流万(三K三F,cd(三右移动,B正确,同理可得C不正确,D正确。选B、D【例7】如酬示,当58铁绕66轴匀速传动时,矩形群戈框(不考虑重力将如何运动?解:本题分析方法很多,展筒里的方法罡:从“阻碍相对运动”的
9、角度I;来看,席戈根一定会跟着条形租钱同方两专曲起来。如果不计摩报阻力,最III终导线根将和磁铁转动速度相同J如果考虑摩擦阻力导线根联专递总比条形IjJfi铁转速d退。:3【例8】如图所示,水平面上有两根平行导轨,上面放两根金属棒a、b.当条形磁铁如图向下移力寸不到达导轨平面),。、匕将如1可移动?,解:若按常规用“阻碍诙逋量变化”为惭,则要根据下端碳极的极/性分别曲方寸论,比较繁琐.而且在另淀外b所受磁场力时应i亥以硒极对它们的磁场力为王,不能以方间的磁场力为主(因为HiiS受合i场的作用).如果主注意到:1铁向下插,通过闭合回路的婚诵制增大,由。=35可知希通景有增大蝴势,因此S的相应变化
10、应该使碳通量有淑小的趋势,所以a、5将互相拿近。这样判定比较葡便。【例9】如图所示,绝缘水平面上有两个禽得得近的导体环a、b将f1.条形1国关沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、&将如何移动?I|斛:根据。=8$,磁铁IsrF移动过程卬,B籽大,所以若过第个环中的/Go垣通堂!再增大的趋势,由于S不可改变,为阻碍增大,导体环应该尽里远,StiK?,所以a&将相互远离。解:无论条形Ian的哪个极为.V极,也无论是顺时针转动还是逆时针转动,在转动90过程中,穿过闭合电路的磁通量总是增大的(条形碳波内、外的磁感线条数相同但方两眼,在线框所围面积内的总诙通里彳啕铁内郃的租感线H1.三相同且培大。
11、而该位置闭合电路所需面枳越大,总展通量越小,所以为阻碍枳通量浩大金属桂帅将向右移动。【例11如图所示,以。灯分别标有“36V40W”和“36V25W”,闭合电建调节R,能使以匕都正常发光。断开电键后重儆实验:电键闭合后看到的现象是什么?稳定后那只灯较亮?再新开电神,又将看到什么现象?解:闭合瞬间,由于电感线圈对电流增大的阻碍作用,将慢慢亮起来,5立即访这时Z的作用相当于一个大电阻;稳定后两灯都正常发光,的功率大,较亮。这时工的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的刘Bb断开田间,由于电感线圈对电洸减小的阻碍作用,通过的电流将逐渐海小,渐渐变暗到熄灭,而城Z组成同一个闭合回路,所以b灯也将逐渐受
12、暗到熄灭,而且开始还会I砒一下(因为原来有/PA,并且通过&的电流方向与掠来的电流方向相反。这时工相当于一个电源。【例12】如囹所示,用丝线悬挂闭合金属环,悬于。点,虚线左边有匀强跖场,右边没有磁场。金辰环的摆动会很快停F来。试解释这一现象。若整个.zJ空间都有向外的匀强磁场,会有这彳归见象吗?:(5:工:解:只有左边有勺强磁场,金属坏在穿越磁场边界时,由于磁通量发生变*,:化,环内一定会有感应电流产生,根据榜次定律将会阻碍相对运动,所以摆动会很快停下耒,这就是电枳阻尼现象。当然也可以用能量守恒来解蟀:既然有电流产生,就一定有一部分机械能向电能转化,最后电流通过导体转化为内能。若空间都有匀强露
13、场,穿过金属环的碳通量反而不变化了,因此不产生感应电流,因此也就不会阻碍相对运动,摆动就不会很快停下来.三、电出更应在实际生活中的应用例析【例13如图所示是生产中常用的一种延时维电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和/B。线圈A跟电源连接,线圈B的两座在一起,构成一个闭合电路。在拉开开关S的3寸假.弹苓k并不能立即将衔铁D拉起,从而使触头C(连接工作电路)立即离开,过一般时间后触头C才能高开J延时继电罂嘘这样得名的。试说明这种继电器的工作犀理。解析:当夜开开关S时使线图A中电流变小并消失时,铁芯卬的修通量发生了变化(履小,从而在线圈B中激起感应电流,根据榜次定律,感应电流的磁场要阻碍原祖场的派小,
14、这样,就使铁芯中磁场篇痢慢些,因此弹雷K不能立即将衔铁拉起。【例14如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图,其中P是一个变压器铁芯,入户的两根电线”(火线和零线)采用双名环壳法,绕在铁芯的一侧作为原线圈,然后再接入户内的用电修。是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出,它是串联在本图左边的火线和蓼虹t,开关断开时,用户的供电被切断。接在铁芯另一Iw射线圈的两甥丁匕之间,当久方间没有电压时,。使得脱扣开关闭合,当。、方间有电压时,的口开关即断开,使用户断电。用户正常用电时,。、匕之间有没有电压?2)如果某人站在地面上,手误触火线而触电,股扣开关是否会断开?为什么?解析:1)用户
15、正常用电时,%6之间没有电压,因为双线绕成的初级线圈两报导中的电流总是大小相等而方向相反的,芽过铁芯的磁通量总为0,副线圈中不会有感应电动势产生。2)人拈在地面上手误触火线,电渍通过火线和人体而流向大地,不通过零线,这样交反器的铁芯中就会有磁通生的变化,从而;烦产生感应电动势,脱扣开关就会1折开。【例15】在有线电话网中,电话机是通过两条导线和电信局的交换机传送和接收电信号。女瞟不采取措施,发话者的音频信号必会传到自己的受话器中,使自己听到自己的讲话声音,这就是“例音”。较大的何音会影响接听对方的讲话,故必须取小或消除。如图所示是一电话机的消“侧音”电路与交换机的连接示底图。图卬的两个变压器是
16、完全相同的,八b、八&o/六个线圈的匝数相同。打电话时,对着话筒发话,把放大后的音频电压加到变压器解要圈a,从线圈C和匕输出大,15目等但随声频变化的电压,c两端的电压产生的电流A通过线圈。和两导线人电信局的交换机构成回路,再通过交换机传到对方电话机.对方就听到发话者的声音。同时由于线圈e中有电流通过,在线圈/中也会有电压油出,放大后在自己的电话机废话号上发出自己的讲话声,这就是上面讲的恻音为了消除这个恻音,可以把线圈5的电压加在线圈d上,并通过R调节d申的电流乙。那么为达到消他音的目的,1应与()相接J4应与()相接,并使以比(埴“小于”、“大于”、或“等于”)对方讲话时,音频电压通过交换机
17、和两条导线,婵本机,那么通过夫的电流为多少?解析:发话时,假定某一时刻通过线圈。的电流是从上端流入,而且询大,则在线圈C和方上感应的电压都是上正不负,。中形成的电流在变压器铁芯中产生的磁场的磁感线是逆时针方向的J1和3,2和4相接时,匕的感应电压在d中形成的电流在铁芯中产生的磁感?受是顺时针的,由于。和d的匝数相同,只要调节E使。、d中的电流强度才,则。和d产生的磁场就完全抵消,通过线圈/的磁通量始终为零,/中没有感应电动势,受话器中没有发话者的声音,从而消除侧音。对方发话时,从交换机传来的音频电压癖J电话机上,假设某一时刻在线圈。和。中形成的电流是从,的下端流入且增大,则6线圈的I端为负,d
18、线圈的3避为负,感应电压值相同,在加K回路中没有电流,d中不会产生磁场抵消。的磁场,/中有。产生的啦场的电感线通过,碳通量会发+变化,产生感应电动势,放大后在受话器申发出对方的声音。一、法拉第电磁免应定律13去拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小,限穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即E=上丝,在匡际单位制中可以证明区中的F1.,所以有f=3慢。对于匝线圈有E=”孚。zr在导线切割耐感线产生感应电用势的情况下,由法拉第电1甑定律可推出感应电动势的大小是:E=B1.vsm。(。是B与Y之间的夹角)。【例1】如图所示,长Z;宽区的短形圈电阻为R,处于皆感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与S感线垂
19、直。求:将线圈以向右的速度V匀速拉出磁场的过程中,拉力产大小J肋的功率力拉力做的功门依吆金圈中产生的电热QJ通过线圈某一的面的电荷量。解:这是一道基本练习题,要注第注越所用的边长究竟是1.还是,还应该思考一下所求的合物理空与速度V之间有什么关系。(4)Q=3V微信号:Qaozhongwu1.i10Eq=11=1.=与i无关RR特别要注意电热。和电荷g的区别,其中g=x与速度无关!(这个结论以后经常会遇到。【例2】如图所示,竖直放凿的1.形导轨宦为&上雌有电阻R(其余导体部分的电闲都忽略不计)。磁感应强度为B的匀强磁场方f三直于纸面向外。金属棱ab的盾量为m,与导轨接触良好,不计度报。从静止释放
20、后ab保持水平而下滑。试求abT滑的最大速度IU解:海放瞬间而只受重力,开始向下加速运动。随着速度的增大,感应电动势E、感应电流人安培力产者脱之增大,加速度随之覆小。当尸增大到尸=愕时,加速度变为雪,这时劭达到最大速度由尸=号上=刑8,可得匕息评:这道题也是一个史型的习题。要注意该过程中的功能关系:重力做功的过程是束力势能向动能和电能转化的过程,安培力做功的过程是机械能向电筐转化的过程;合外力重力和庆培力)做功的过程是动能增加的过程;电流儆动的过程罡电能向内a济专化的过程。达到稳定速度后,重力势能的羸小全言降与化为电能,电流做功又使电能全合网专化为内能。这时重力的功率等于电动率也等于热功率。进
21、一步讨论:如果在该图上端电电右边安一只电糅,让劭下落一段S&后再闭合电槌,那么闭合电凝后曲的运动情况又将如何?(无论1可时闭合电键,劭可能先加速后匀速,也可能先隔懑后匀速,但最终盘定后的速度总是一样的).【例3】如图所示,U形导植固定在水平面上,右端放有质量为刑的金属棒abfab与导软间的动摩擦用瞰为,它们困或的矩形边长分别为。、1.1,回路的总电阻为X。从E)时刻起,在竖直向上方向加一个防且一I11解:开始的四分之一厕内,8、Ob中的感应电动势方向相同,大小应相加J第二个四分之一J三内穿过线圈的磁通组不变,因此感应电动势为喜,第三个四分之一周期内感应电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向
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