电磁感应的综合应用2.doc

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1、电磁感应的综合应用一.感应电流方向的判定:1.利用楞次定律或右手定则判定.2.利用楞次定律的推论判定:阻碍相对运动(来拒去留);阻碍磁通量的变化(增反减同);阻碍自身电流的变化.“因动而电”用右手;“因电而动”用左手.二.感应电动势的求解:1.导体切割磁感线运动而产生感应电动势:平动切割E=BLV;转动切割时电动势的平均值与瞬时值相等，可用时间t内的平均值E=来计算瞬时值。2.由于B发生变化而产生感应电动势:E=,主要用于计算平均值,当均匀变化时,平均值与瞬时值相等,可用于计算瞬时值.3.如果既有运动切割磁感线产生E,又有B变化产生E,则回路总的电动势应为二者之和或之差,关键看

2、二者引起的电流方向相同还是相反.三.电荷量计算式：通过导线截面的电荷量q.若知道q、R、n，且Δφ只由面积变化引起，则可用此公式求位移x。四.电磁感应中的能量转化规律:安培力做功的过程即为动能和电能发生转化的过程,回路中产生的电能(若为纯电阻电路,即为产生的焦耳热)即为克服安培力所做的功.五.常见例型:1.电磁感应与电路综合：在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源．解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是：（1）明确哪部分相当于电源，由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向．（2）画出等效电路图．（3）运用闭合电路欧姆定律．串并联电路的

3、性质求解未知物理量．【例1】如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计。求0至t1时间内，（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。【例2】如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为L、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为．磁场的磁感强度为B，方向垂直纸面向里．现有

4、一段长度为，电阻为的均匀导体棒MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿bc方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触，当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流为多大？方向如何？2.图像问题有两种情况：一是由给出的电磁感应过程选出或画出正确图像；二是由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量．分析思路：利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势及感应电流的大小，利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向. 【例1】如图甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R.ab＝bc＝cd＝da＝l,现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感

5、应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行，令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t＝0，电流沿abcda流动的方向为正．(1)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图像． (2)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t变化的图像．【例2】如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L．纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于图中所示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—位移（I-x）关系的是（）【例3】如图所示，

6、固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻R，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架．下图为一段时间内金属杆中的电流I随时间t的变化关系图象，则下列选项中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是(　　)3.电磁感应中的动力学问题:当回路中出现电磁感应时，导体成了通电导线，又处在磁场中，必受安培力作用，于是安培力将使其运动状态发生改变，产生加速度。这类问题中的导体在运动中一般都有临界现象出现,要么处于平衡

7、时运动稳定，速度达到极值，要么就是加速度存在极值。【例1】如图所示，两根相距L平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角为α，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑，设下滑中ab杆始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计。则：（1）ab杆将做什么运动？最大速度为多少？αRBαab（2）若开始时就给ab杆沿与轨道平行向下的拉力F，使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动（a>gsinα），