電磁感應(yīng)處理方法舉例

1、教學(xué)隨筆電磁感應(yīng)處理方法舉例俞麗萍在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，可將電動勢的產(chǎn)生分為兩類：一類是感生電動勢，即是由于閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化所引起的，也就是我們所講的S不變，B變化的情況；另一類是動生電動勢，即由導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線，導(dǎo)體棒的電荷由于受到洛淪茲力的作用而發(fā)生定向移動，從而在導(dǎo)體棒的兩端產(chǎn)生電勢差。圍繞著這兩種產(chǎn)生的原因，在高中階段的具體的問題分為下面三類：一 B變化，S不變 1如圖所示，一個50匝的線圈的兩端跟R=99的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中線圈的橫截面積是20 cm2，電阻為1 ，磁感應(yīng)強度以100Ts的變化率均勻減小在這一過程中通過電阻R的電流為多大? 解析：線圈中

2、的磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化，從而引起線圈中的磁通量發(fā)生變化，因而線圈相當(dāng)于一個電源。根據(jù)題意，I= E=N =N 由 兩式 ，將具體數(shù)據(jù)代入，可得：I=1.1A.二 B不變，S變化2如圖所示，在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有兩根水平放置相距L且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，在導(dǎo)體的 AC端連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦不計，若用恒力F沿水平向右拉棒運動，求金屬棒的最大速度解析：此題為一根導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢的情況。導(dǎo)體棒ab在切割磁感線的過程，產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，同時，電阻R和導(dǎo)體棒構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)有

3、電流流過導(dǎo)體棒ab時，棒ab 又受到安培力F安的作用。導(dǎo)體棒在兩個力的作用下做加速運動，當(dāng)棒ab 的加速度a=0 時，棒ab的速度達(dá)到最大。 E=BLv I= F安=BLI a= 由可得a=-當(dāng)a=0時，Vmax=3、如圖所示，在水平面上有兩條平行導(dǎo)軌MN，PQ，導(dǎo)軌間距離為l,勻強磁場垂直于導(dǎo)軌所在的平面(紙面)向里，磁感應(yīng)強度的大小為B。兩根金屬桿1、2擺在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，它們的質(zhì)量和電阻分別為m1，m2和R1、R2，兩桿與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)皆為，已知桿1被外力拖動，以恒定的速度v0，沿導(dǎo)軌運動，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，桿2也以恒定速度沿導(dǎo)軌運動，導(dǎo)軌間的電阻可忽略，求此時桿2

4、的速度的大小。解析：此題中桿1、2(兩桿的長度相同)都在切割磁感線，因此導(dǎo)體棒1、2各自都產(chǎn)生動生電動勢。由題意可知，桿2如果要以恒定速度沿導(dǎo)軌運動，則桿2所受到的摩擦力與安培力平衡，而桿2要受到安培力的作用，可得桿2和桿1的速度肯定不相等。設(shè)桿2的速度為vE=Bl（v0-v） I= BlI 當(dāng)桿2勻速運動時，m2g 由可得 v=v0-4. 圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌所在的平面(紙面)向里。導(dǎo)軌的a1b1與a2b2段是豎直的，距離為l1;c1d1與c2d2段也是豎直的，距離為l2。x1y1與x2y2兩根用不

5、可伸長的絕緣輕線相連的金屬細(xì)桿，質(zhì)量分別為m1和m2，它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸。兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R。F為作用于金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力。已知兩桿運動到圖示位置時，已勻速向上運動，求此時作用于兩桿的重力的功率的大小。解析: 此題亦是兩根細(xì)桿在切割磁感線，與上題不同的是兩金屬桿x1y1和x2y2在切割磁感線的過程中速度相等，但桿x1y1和x2y2的長度不相等。x1y1和x2y2在切割磁感線的過程中,都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其等效的感應(yīng)電動勢為E=Bl(l2-l1) 等效電流:I= 以x1y1和x2y2做為整體進(jìn)行受力分析可知:F=(m1+m2)g+F安 F安=BI(l2

6、-l1) 由 可得 v= 進(jìn)而可求得重力的功率 P=Gv三B變，S亦變5如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定往水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0=0.10/m, 導(dǎo)軌的端點P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20m，有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強度B與時間t的關(guān)系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020Ts，一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在t=0時刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?，求在t=0.60s 時金屬桿所受的安培力解析:金屬桿在運動的過程中,磁感應(yīng)強度B在隨時間發(fā)生變化,同時,由于金屬桿在運動,故導(dǎo)軌與金屬桿組成的回路的磁通量在不斷的發(fā)生變化,所以在回路中既有感生電動勢,也有動生電動勢.設(shè)在t時刻,金屬桿與初始位置的距離L=at2 此時桿的速度 v=at 桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=Ll 回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢+Blv I= F=BlI=ktlI 由- 各式可得:F= 故F=1.44