Transcript ЭДС индукции (система задач)

ЭДС индукции
(система задач)
Учитель физики
Карпогорской общеобразовательной
средней школы № 118
Деянова Е.С.
Г. Архангельск, 2012 г.
Задачи:
1. Отработать понимание физических
процессов по теме при анализе решений
задач.
2. Создать алгоритм решения задач по теме.
I блок задач
Ii 
i
R
i  Blv sin  
Blv sin  
Ii 
R
i  Blv sin  
q q
C    q  C i  CBlv sin  
U i
v  const  R  0  F  FA  Fmp
FA  BIl sin  
Fmp   N   mg
 i Blv sin  
F  BIl sin     mg , гдеIi  
;sin    1
R
R
AF  FS cos( )  FS  (BIl sin    mg)S;cos( )  1
B 2l 2 v
S  перемещение; AF  (
  mg ) S
R
Стержень скользит без трения по
вертикальным шинам вниз.
V станет постоянной, когда mg=FA
mg  BI i l sin   ;sin    1
 i  Blv sin  
i
Blv
Ii  
R
R
2 2
Bl v
mgR
mg 
v 2 2
R
Bl
1 способ решения
 бат   ист   i
Iц 
 бат
Rr

 ист  Blv sin  
Rr
2 способ решения
I ист 
Blv sin  
Ii 
Rr
 ист
Rr
 ист  Blv sin  
Iц  Iист  Ii 
Rr
Проводящий брусок скользит равномерно
вниз по наклонной плоскости в магнитном
поле, перпендикулярном плоскости.
R  0  F  FA  Fmp  mg sin  
mg cos( )  BIl sin     mg sin   ;sin     1
mg cos( )  BIil  mg sin  
i  Blv sin    ; BIil  mg(sin     cos( ))
i
Blv
Ii  
R
R
B 2l 2 v
 mg (sin     cos( ))
R
Rmg (sin     cos( ))
v
B 2l 2
Проводящий брусок скользит равномерно
вниз по наклонной плоскости в вертикальном
магнитном поле.
v  const R  0
ox : mg sin    Fmp  FA cos  
oy : N  mg cos    FA sin  
Fmp   N  (mg cos    FA sin  )
FA  BIil sin   
Bl
i  Blv cos  
sin     1
Blv cos( ) FA
Ii 
R
B l v cos( )

R
2 2
 B2l 2v sin   B 2l 2v cos  
mg sin     mg cos   

R
R
 B 2l 2 sin    B 2l 2 cos  
cos( )v(
)  mg (sin     cos  )
R
Rmg (sin     cos  )
v 2 2
B l ( sin    cos  ) cos( )
Вращение стержня в магнитном
поле.
1 способ решения.
i
Ф

t
Ф  BS cos( );cos( )  1
BS
i 
t
lr
l2
S 

2
l 2t
S 
2
  t
Bl t Bl 
i 

2t
2
2
2
Вращение стержня в
магнитном поле.
2 способ решения.
 i  BVсрl
 i  BVсрl
VA  V0 VA
Vср 

2
2
V  l
 i  BVсрl
(изменяется по
линейному закону)
Bl 
i 
2
2
Вращение стержня в
магнитном поле.
3 способ решения.
 i  BVl sin( )
 i  BVl sin( )
На элементарном участке
V  const
dl
V изменяется от точки к точке
 d   BVdl  d  i  Bldl
 i  BVl sin( )
Bl
 i   Bldl 
0
2
l
2 l
0
Bl 2

2
Вращается диск. Q=?
B
Q  Ii Rt
2
Q  Ii 2 Rt
Bl 2
i 
2
Bl 
Ii 
2R
2
Q  Ii 2 Rt
B 2l 2 2 R
Q
t
2
4R
B 2l 4 2
Q
t
4R
2 блок задач
Когда возникает
i ?
Знак
i  ?
S
 0;  i  0
t
S
 0;  i  0
t
Ф
S
i  
  B cos( ) cos( )  1
t
t
S
S
 0;  i  0
 0;  i  0
t
t
В каком случае Ii в замкнутом контуре будет
постоянным?
Ф   t  линейный _ закон
Ф
 const
t
Ф  
 i  const  
 I i  const
Вывод:
 i  Ф
Ф  Ф0   t
линейный _ закон
 i  (Ф0   t )    const
 I i  const
Ф  t 2
квадратичная _ зависимость
 i  Ф  ( t 2 )  2 t
изменяется _ по _ линейному _ закону
 I i _ изменяется _ по _ линейному _ закону
Ii  const, если _  i  const,
то есть если скорость изменения магнитного потока постоянна, что
возможно, если Ф изменяется по линейному закону.
Построить график Ii (t) по графику Ф(t)
Как направлен
Ii ? Почему?
Квадратная рамка входит в
однородное магнитное поле, в
котором скорость быстро
устанавливается постоянной.
Найти скорость рамки, с
которой она коснется пола.
Vk=? (Нагреванием рамки
пренебречь)
V устанавливается, когда
FA  mg
BIl sin( )  mg ,
BIb  mg
Ii 
i

Blv sin( )
R
R
B 2b 2 v
mgR
 mg  v 
R
B 2b 2
Когда рамка полностью войдет в
магнитное поле, то  i  0 => FA=0.
Далее рамка будет падать под
действием силы тяжести с
ускорением g.
2
mVk
mV
1)mgb 

2
2
2
2
2 gb  V  Vk
2
2
m g R
Vk  2 gb 
B 4b 4
2
2
Vk2  V 2
2)b 
2g
Vk2  2bg  V 2
m2 g 2 R 2
Vk  2 gb 
B 4b 4
Кольцо падает в неоднородном магнитном поле,
где В=В0(1+ h). Плоскость кольца
горизонтальна. Высота падения большая. Найти
установившуюся скорость падения.

Ф
t
Ф  B0 (1   h) S cos( ); cos( )  1
i  
S 

d
d2
4
Ф  B0 (1  h)
d2
4
B0 d 2
 h h
i  

;
 V ; h  0
4
 t t
B0 d 2V
i
B0 d 2V
i 
; Ii 

4
R
4R
Кольцо нагревается в результате работы F тяжести
Wk  0
Aтяж  Q; W p  Q; W p  0
mg h  Q; Q  I i 2 Rt
B0 2 2 d 4 2V 2
h
mg h 
Rt ;
V
16 R
t
B0 2 2 d 4 2V 2
h B0 2 2 d 4 2V 2
mg

V 
t
16 R
16 Rmg
16 Rmg
V 2 2 4 2
B0  d 