高中物理 热点问题讲座6 电磁感应中线框问题的求解思路.ppt

电磁感应中线框问题的求解思路 电磁感应中线框问题的求解思路 一方面是要考虑电磁学中的有关规律 如楞次定律 法拉第电磁感应定律 左手定则 右手定则 安培力的计算公式等 另一方面还要考虑力学中的有关规律 如牛顿运动定律 动能定理 能量守恒定律等 要将电磁学和力学的知识综合起来应用 电磁感应中线框问题的求解思路 先做 源 的分析 分离出电路中由电磁感应所产生的电源 求出电源参数e和r 再进行 路 的分析 分析电路结构 弄清串并联关系 求出相关部分的电流大小 以便安培力的求解 然后是 力 的分析 分析力学研究对象的受力情况 尤其注意其所受的安培力 再后是 动 的分析 根据力和运动的关系 判断出正确的运动模型 最后是 能 的分析 寻找电磁感应过程和力学对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系 中学物理中常见的电磁感应中线框问题的分析有如下三种情况 理论阐释 线框不动 磁场变化时 首先判断穿过线圈平面的磁通量的变化 再由楞次定律判断线框中产生的感应电流的方向 然后再由左手定则判断线框所受安培力的方向 最后由线框的受力情况判断其运动情况 或者根据阻碍相对运动进行判断 一 线框不动 磁场变化 典例导悟 矩形导线框abcd放在匀强磁场中 在外力控制下静止不动 磁感线方向与线圈平面垂直 磁感应强度b随时间变化的图像如图所示 t 0时刻 磁感应强度的方向垂直纸面向里 在0 4s时间内 线框ab边受安培力随时间变化的图像 力的方向规定以向左为正方向 可能是下图中的 理论阐释 线框不动 磁场运动时 由于穿过闭合回路的磁通量发生变化而产生感应电流 感应电流处在原磁场中必然受力 闭合回路受力的结果 阻碍原磁通量的变化 增反减同 阻碍导体与磁体间的相对运动 来拒去留 当回路发生形变时 感应电流的效果就阻碍回路发生形变 总之 如果问题涉及感应电流的方向 由楞次定律和安培定则分析判断 如果问题不涉及感应电流的方向 则用楞次定律的另一种表述分析问题更简便 二 线框不动 磁场运动 典例导悟 如图所示 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的n极朝下 当磁铁向下运动时 但未插入线圈内部 a 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互吸引b 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互排斥c 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互吸引d 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互排斥 解析 选d 当磁铁向下运动时 在线圈中产生增大的磁通量 且原磁场方向向下 依据楞次定律 线圈中感应电流的磁通量阻碍此磁通量的变化 感应电流的磁场方向应向上 依据安培定则 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 又依楞次定律感应电流所受安培力阻碍相对运动 故磁铁与线圈相互排斥阻碍靠近 选项d正确 理论阐释 线框运动 磁场不动 解决这类问题的一般思路是 根据电磁感应现象 感应电动势 感应电流 安培力 合力 加速度 速度 感应电动势 周而复始地循环 注意 当导体运动达到稳定时 a 0 速度不再发生变化 三 线框运动 磁场不动 典例导悟 均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd 每边长为l 总电阻为r 总质量为m 将其置于磁感应强度为b的水平匀强磁场上方h处 如图所示 线框由静止自由下落 线框平面保持在竖直平面内 且cd边始终与水平的磁场边界平行 当cd边刚进入磁场时 1 求线框中产生的感应电动势大小 2 求cd两点间的电势差大小 3 若此时线框加速度恰好为零 求线框下落的高度h所应满足的条件 解析 1 cd边刚进入磁场时 线框速度v 线框中产生