談運(yùn)用電磁感應(yīng)定律的解題策略

1、談運(yùn)用電磁感應(yīng)定律的解題策略河北省雞澤縣第一中學(xué) 許童鈺 運(yùn)用電磁感應(yīng)規(guī)律的題型，涉及知識(shí)面廣，物理模型種類多，綜合性強(qiáng)，對(duì)能力要求高。它可以與力學(xué)問題結(jié)合起來，又可以和電路問題聯(lián)系在一起，解決問題時(shí)，必須弄清所給問題中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情景，找出其中起主要作用的因素及有關(guān)條件，把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干較簡單的問題；然后找出它們之間的聯(lián)系，靈活地運(yùn)用有關(guān)物理知識(shí)來求解問題。下面分幾種類型說明其應(yīng)用1、磁通量變化型法拉第電磁感應(yīng)定律是本章的核心，它定性說明了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因，也定量給出了計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的公式：。根據(jù)不同情況，該公式有三種不同的表達(dá)形式：如果不變、變化時(shí)，有；如果不變、變

2、化時(shí)，有；如果和同時(shí)改變時(shí)，有。圖 1【例1】（09.全國II）如圖1，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率， 為負(fù)的常量。用電阻率為、橫截面積為的硬導(dǎo)線做成一邊長為的方框。將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中。求 （1） 導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大?。唬?） 磁場對(duì)方框作用力的大小隨時(shí)間的變化【解析】.(1)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢在線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流,聯(lián)立得(2)導(dǎo)線框所受磁場力的大小為,它隨時(shí)間的變化率為,由以上式聯(lián)立可得.【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了涉及磁通量變化的幾個(gè)相關(guān)物理量。很明顯，只有對(duì)基本概念的深入理解和對(duì)基本規(guī)律的正確運(yùn)用，才能作出正確的解答。2、切割磁感線型導(dǎo)

3、體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢大小雖然可以由來求解，但運(yùn)用求解更方便，特別是求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢就更為迅速。具體有三種特殊情況：平動(dòng)切割。公式為；轉(zhuǎn)動(dòng)切割。公式為（為有效切割邊，取平均速度，即中點(diǎn)位置的線速度）；線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割。最大感應(yīng)電動(dòng)勢為線圈平面與磁感線平行時(shí)，公式為（為線圈匝數(shù)，為線圈面積）?！纠?】如圖2所示，兩條平行且足夠長的金屬導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，B的方向垂直導(dǎo)軌平面。兩導(dǎo)軌間距為L，左端接一電阻R，右端接一電容器C，其余電阻不計(jì)。長為2L的導(dǎo)體棒ab如圖所示放置。從ab與導(dǎo)軌垂直開始，在以a為圓心沿順時(shí)針方向的角速度勻速旋轉(zhuǎn)900的過程中，求通過電阻R的

4、電量。圖 2【解析】以a為圓心ab順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至600時(shí)，導(dǎo)體有效切割邊最長為2L，故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為最大，且為此時(shí)電容器被充電在這一過程中通過R的電量注意到從600旋轉(zhuǎn)到900的過程中，電容器放電，帶電量q1將全部通過電阻R，故整個(gè)過程中通過R的總電量為：【點(diǎn)評(píng)】本題求解感應(yīng)電動(dòng)勢大小時(shí)，應(yīng)分別求出其平均值和瞬時(shí)值，并注重狀態(tài)分析和過程分析。其中用到的知識(shí)和方法，望讀者認(rèn)真掌握。3、力學(xué)問題綜合型電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的作用，因此電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起。解此類型問題的一般思路是：先由法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動(dòng)勢，然后根據(jù)歐姆定律求感應(yīng)電流，再求出安培力，再

5、往后就是按純力學(xué)問題的處理方法，如進(jìn)行受力情況分析、運(yùn)動(dòng)情況分析及功能關(guān)系分析等【例3】（09.上海）如圖3，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻。區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場，磁場寬度為s。一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4（N）（v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度）的水平力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運(yùn)動(dòng)，測得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大。（已知l1m，m1kg，R0.3W，r0.2W，s1m）（1）分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運(yùn)動(dòng)；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（3）若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足vv0x，且棒在運(yùn)動(dòng)到ef處時(shí)恰好靜止，則外力F作用的時(shí)間為多少？圖 3（4）若在棒未出磁場區(qū)域時(shí)撤去外力，畫出棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中速度隨位移的變化所對(duì)應(yīng)的各種可能的圖線。【解析】（1）金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，R兩端電壓UIev，U隨時(shí)間均勻增大，即v隨時(shí)間均勻增大，加速度為恒量， （2）根據(jù)牛頓第二定律有：Fma，以F0.5v0.4代入得（0.5）v0.4a，a與v無關(guān)，所以a0.4m/s2，（0.5）0，得B0.5T， （3）根據(jù)x1at2，v0x2at，x1x2s，所以at2ats，得：0.2t20.8t10，t1s，（4）可能圖線如下：【點(diǎn)評(píng)】本題是