10 кл урок 121-122_Явление электромагнитной индукции_решение задач

1.

Урок 117-118 (90 мин) презентация к уроку по физике (10 класс) по
теме:
Закон электромагнитной индукции.
Решение задач
Учитель НАО «РФМШ» Адилов Ш.Р.

2.

Ход урока
Орг. Момент:
постановка целей, изучения темы,
план работы на уроке.
2 мин
Изучение нового
материала.
28мин
Отработка изученного
материала.
15 мин
Решение задач
37 мин
Подведение итогов. 8 мин
Домашнее задание.

3.

ЦЕЛЬ УРОКА:
10.3.5.1 - анализировать принцип
действия электромагнитных приборов
(электромагнитное реле, генератор,
трансформатор);
10.3.5.2 - применять закон
электромагнитной индукции при
решении задач.

4.

5. ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ФАРАДЕЯ

ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения
магнитного потока сквозь поверхность ограниченную
этим контуром.
Закон универсален Ei не зависит от способа изменения
магнитного потока.
d
Ei
dt
ОСНОВНОЙ ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Единица измерения Ei - В (вольт).
Вб
Тл м
d
с
с
dt
2
Н м2
Дж
А В с
В
А м с
А с
А с

6.

7. ПРАВИЛО ЛЕНЦА

Знак «-» – показывает что увеличение потока d dt 0
вызывает ЭДС индукции меньше нуля d dt 0 Ei 0
то есть поле индукционного тока направлено навстречу потоку, и наоборот, d dt 0 Ei 0 то есть
направление потока и поля индуцированного тока
совпали.
Знак «-» – математическое выражение ПРАВИЛА ЛЕНЦА
– общего правила для нахождения направления индукционного тока.

8.

9.

10.

11. Физическая природа электромагнитной индукции

Получаем Ei =(v x B).l; произведем циклическую перестановку
для смешанного произведения трех векторов в последнем
выражении для э.д.с.: Ei =B.(l x v). Умножим и разделим
последнее
промежуток времени dt, т. е. имеем
на
B (l dt )
Ei =
, где (l x v.dt) = - n. dS. В результате
получаем
dt
B n dS
B dS
d
доказываемое выражение Ei =
.
dt
dt
dt
1
Ii
+
+
dS=l.(v.dt)
E*
X B; n
-
l
Fл
- 2
v
При данном выборе направления n (по
магнитному
полю)
знак
dФ/dt
–
положительный, а знак Ei – отрицательный
(индукционный
ток
Ii
также
отрицательный).
v.dt
Замечание: Идея схемы, представленной на рисунке, лежит в основе
действия всех индукционных генераторов тока (динамо-машины).

12. ВРАШЕНИЕ РАМКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Пусть рамка равномерно вращается с угловой скоростью w const,
в однородном магнитном поле
с индукцией В const .
Магнитный поток сцепленный с
рамкой в любой момент време-
ω
S
α
В
ни t будет равен:
t
Bn S BS cos BS cos t
– угол поворота рамки в момент времени.
t
При вращении рамки в ней будет возникать ЭДС индукции Ei d dt BS sin t изменяющаяся по
гармоническому закону.
Ei max BS Ei Ei max sin t

13.

Домашнее задание:
Учебник часть 2:
§§ 74 читать, конспект
стр. 168(1,2,3)

14.

Решение задач

15.

Задача 1. Проволочная рамка площадью S равномерно
вращается в однородном магнитном поле с индукцией
B вокруг оси, перпендикулярной направлению поля.
Период вращения равен T. Выразить магнитный поток
Φ, проходящий через рамку, и ЭДС индукции Ε в
рамке как функцию времени.

16.

Задача 1. Проволочная рамка площадью S равномерно
вращается в однородном магнитном поле с индукцией
B вокруг оси, перпендикулярной направлению поля.
Период вращения равен T. Выразить магнитный поток
Φ, проходящий через рамку, и ЭДС индукции Ε в
рамке как функцию времени.
n
рамка
B
t
t
t

17.

BS cos
(1.1)
BS cos t
(1.2)
2
T
2
BS cos t
T
2
2
BS sin t
T
T
(1.3)
(1.4)
(1.5)
(1.6)

18.

Задача 2. Прямой провод длиной l=40 см движется в
однородном магнитном поле со скоростью v=5 м/с
перпендикулярно
линиям
индукции.
Разность
потенциалов между концами провода U=0,6 В.
Вычислить индукцию магнитного поля B.

19.

Задача 2. Прямой провод длиной l=40 см движется в
однородном магнитном поле со скоростью v=5 м/с
перпендикулярно линиям индукции. Разность потенциалов
между концами провода U=0,6 В. Вычислить индукцию
магнитного поля B.
dS
l
0
dx
B
v
d
U
dt
(2.1)
d BdS Bldx
(2.2)
d
dx
U
Bl Blv
dt
dt
(2.3)
x
U
B 0,3Тл
lv
(2.4)

20.

Задача 3. В однородном магнитном поле с индукцией
B= 1 Тл находится прямой провод длиной l= 20 см,
концы которого замкнуты вне поля. Сопротивление R
всей цепи равно 0,1 Ом. Найти силу F, которую нужно
приложить к проводу, чтобы перемещать его
перпендикулярно линиям индукции со скоростью
v= 2,5 м/с.

21.

Задача 3. В однородном магнитном поле с индукцией
B= 1 Тл находится прямой провод длиной l= 20 см,
концы которого замкнуты вне поля. Сопротивление R
всей цепи равно 0,1 Ом. Найти силу F, которую нужно
приложить к проводу, чтобы перемещать его
перпендикулярно линиям индукции со скоростью
v= 2,5 м/с.
d
(3.1)
dt
dS B
l
FA
v
F
I
0
d BdS Bldx (3.2)
dx
d
dx
Bl Blv (3.3)
dt
dt
x

22.

Blv
I
R
R
(3.4)
FA IBl
(3.5)
F FA 0
(3.6)
x : F FA 0
(3.7)
v lB 2
F IBl
1Н
R
(3.8)

23.

Задача 4. Кусок провода длиной l = 2 м складывают вдвое, и его
концы замыкают. Затем провод растягивают в квадрат так, что
плоскость квадрата перпендикулярна горизонтальной
составляющей индукции магнитного поля Земли B = 2·10⁵ Тл.
Какой заряд пройдет через контур, если его сопротивление
R = 1 Ом?

24.

t
IR
q
I
t
l
4
B
l2
1 0; 2 B
16
Bl 2 q
R
16 t t
Bl 2
q
5 10 6 Кл
16 R
(4.1)
(4.2)
(4.3)
(4.4)
(4.5)
(4.6)

25.

Задачи для самостоятельного решения

26. 1

• Магнитный поток внутри катушки с числом витков,
равным 400, за 0,2 с изменился от 0,1 Вб до 0,9 Вб.
Определите ЭДС на зажимах катушки.
Дано: n, t,
Ответ: 1600 В.

27. 2

• С какой скоростью надо перемещать проводник длиной
50 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл
под углом 60° к силовым линиям, чтобы в проводнике
возникла ЭДС, равная 1 В?
Дано: Ԑis,ℓ,α, B, V-?
Ответ: 5,77 м/с

28. Уровень В

29. 3

• Магнитный поток, пронизывающий контур проводника,
равномерно уменьшился на 1,6 Вб. За какое время
изменился магнитный поток, если при этом ЭДС индукции
оказалась равной 3,2 В?
Дано: ΔФ, Ԑi, Δt-?
Ответ: 0,5 с

30. 4

• Катушка диаметром 4 см находится в переменном магнитном
поле, силовые линии которого параллельны оси катушки. При
изменении индукции поля на 1 Тл в течение 6,28 с в катушке
возникла ЭДС 2 В. Сколько витков имеет катушка?
Дано:
, B,r, t, cosα=1, N -?
Ответ: 10000

31. 5

• Плоский проволочный виток площадью 1000 см2, имеющий
сопротивление 2 Ом, расположен в однородном магнитном поле с
индукцией 0,1 Тл таким образом, что его плоскость перпендикулярна
линиям магнитной индукции. На какой угол был повернут виток,
если при этом по нему прошел заряд 7,5 мКл?
Дано: S, R, q , B, α -?
α=arcos(-0,5)=1200
Ответ: 1200

32. 6

В однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл
расположены вертикально на расстоянии 80 см друг от друга
два проволочных прута, замкнутых наверху. Плоскость, в
которой расположены прутья, перпендикулярна
направлению линий индукции магнитного поля. По прутьям
с постоянной скоростью 1,5 м/с скользит вниз перемычка
массой 1,2 г .Определите ее сопротивление, считая, что при
движении контакт перемычки с прутьями не нарушается.
Трением пренебречь.
Дано: B,ℓ, sinα=1, V, m, R-?
Ответ: 32 мОм

33.

1 Из провода длиной 2 м сделали квадрат,
расположенный горизонтально. Какой заряд пройдет по
проводу, если его потянуть за две диагонально
противоположные вершины так, чтобы он сложился.
Сопротивление
провода
0,1
Ом.
Вертикальная
составляющая индукции магнитного поля Земли равна 50
мкТл.

34. 1 Из провода длиной 2 м сделали квадрат, расположенный горизонтально. Какой заряд пройдет по проводу, если его потянуть за две

диагонально противоположные вершины так, чтобы он сложился.
Сопротивление провода 0,1 Ом. Вертикальная составляющая
индукции магнитного поля Земли равна 50 мкТл.

35.

2 самостоятельно
Металлический стержень равномерно вращается
вокруг одного из его концов в однородном магнитном поле
в плоскости, перпендикулярной к основным линиям поля.
Угловая скорость вращения стержня ω = 75 рад/с, его
длина l = 0,4 м, магнитная индукция поля В = 0,1 Тл.
Найти ЭДС-индукцию стержня.

36. 3 Из провода длиной 100 м сделали квадрат, расположенный горизонтально. Какой заряд пройдет по проводу, если его потянуть за

две диагонально
противоположные вершины так, чтобы он сложился.
Сопротивление провода 15 Ом. Вертикальная
составляющая индукции магнитного поля Земли
равна 50 мкТл.

37.

3
Металлический стержень равномерно вращается вокруг
одного из его концов в однородном магнитном поле в плоскости,
перпендикулярной к основным линиям поля. Угловая скорость
вращения стержня ω = 75 рад/с, его длина l = 0,4 м, магнитная
индукция поля В = 0,1 Тл. Найти ЭДС-индукцию стержня.
Дано:
ω = 15 рад/с,
l = 0,4 м,
B = 0,1 Тл.
ε-?
Решение
π

38.

4 самостоятельно
Металлический стержень равномерно вращается
вокруг одного из его концов в однородном магнитном
поле в плоскости, перпендикулярной к основным линиям
поля. Угловая скорость вращения стержня ω = 85 рад/с,
магнитная индукция поля В = 0,3 Тл, ЭДС-индукцию
стержня. Найти длину стержня.

39. 5 В соленоиде, содержащем 1000 витков, магнитный поток равномерно убывает от 10 до 6 мВб, в течение 20мс. Определить ЭДС

индукции в
соленоиде.
Дано
Ф1 = 10 мВб = 0,01Вб
Формула
Решение
ei = - 1000 * (0,006Вб – 0.01Вб) / 0,02с
=
Ф2 = 6 мВб = 0,006Вб
ei = - N ΔФ/Δt
N = 1000
=200В
t = 20мс = 0,02с
eI -?
Ответ: ei = 200В