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电磁感应原理

更新时间:2024-04-25 文章作者:admin3 信息来源:http://wuliok.com 阅读次数:

⒈ 感应电流的产生条件和方向判定是高考命题频率较高的内容,特别要注意楞次定律的应用。“阻碍”两字是楞次定律的核心,它的含义可推广为三种表达方式: ⑴ 阻碍原磁通量的变化(简化为“增反减同”原则); ⑵ 阻碍导体的相对运动(简化为“来拒去留”原则); ⑶ 阻碍原电流变化(自感现象)。

⒉ 法拉第电磁感应定律是电磁感应的核心内容,也是高考热点之一。该定理定量地给出了感应电动势的计算公式 ,概括了感应电动势大小与穿过回路的磁通量变化率成正比这一规律。

⑴ 根据不同情况, 可表达成 、 和 几种情况。

⑵ 注意磁通量φ、磁通量的变化Δφ、磁通量的变化率 三者区别。

⑶ 注意 和ε=BLv的区别和联系。后者的v可以取平均速度,也可以取瞬时速度。

⒊ 电磁感应的应用一般是二个方面:

⑴ 电磁感应和电路规律的综合应用。 主要将感应电动势等效于电源电动势,产生感应电动势的导体等效于内电阻,其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用。

⑵ 电磁感应和力学规律的综合应用。 此类问题特别注意动态分析。

如图所示,用恒力拉动放在磁场中光滑框架上的 导体时,导体因切割磁感线产生感应电流,并受到安培力f的阻碍作用。其关系可表示如下:

设导体的质量为m,框架回路电阻R不变,其运动方程为

; 即 .

可见,随着切割速度v的增加,导体的加速度a减少。当a=0时,速度达到最大值,v=vmax,这就是导体作匀速运动时的速度v匀=FR/B2L2。

在较复杂的电磁感应现象中,经常涉及求解焦耳热问题,而且具体过程中感应电流是变量,安培力也是变量,但是从能量守恒观点来看,安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,只要弄清能量的转化途径,用能量守恒处理问题可以省去许多细节,解题简捷、方便。
[考题例析]

例题 如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处于竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动。此时adeb构成一个边长为L的正方形。棒的电阻为r,其余部分电阻不计。开始时磁感强度为B。

⑴ 若t=0时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为k同时保持棒静止。求棒中的感应电流。在图上标出感应电流的方向。

⑵ 在上述 ⑴ 情况中,始终保持棒静止,当t=t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?

⑶ 若从t=0时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?

解析 ⑴ 由于磁场的磁感强度均匀增加,且 ,在边长L的正方形线框中产生感应电动势和感应电流。据法拉第电磁感应定律 。由闭合电路欧姆定律 。据楞次定律可判断线框中感应电流为逆时针方向。

⑵ 在 末棒ab仍静止,它受力情况为 ,而此时刻 ,则 , 。

⑶ 当棒中不产生感应电流即 时,据法拉第电磁感应定律 ,而Δt≠0,所以Δφ=0,即回路内总磁通量 保持不变,而在t时刻的磁通量 。故 。

说明 本例是2000年上海高考题。它从B0增加和减少两个方向设置问题。题目不难,概念性强,比较新颖,是考查电磁感应规律的一道好题。LWR物理好资源网(原物理ok网)

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