講座6電磁感應(yīng)中線框問題的求解思路.

1、LOGO電磁感應(yīng)中線框問題電磁感應(yīng)中線框問題 的求解思路的求解思路 電磁感應(yīng)中線框問題的求解思路，一方面是要考慮電磁感應(yīng)中線框問題的求解思路，一方面是要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左手定則、右手定則、安培力的計算公式等；定律、左手定則、右手定則、安培力的計算公式等；另一方面還要考慮力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運動定另一方面還要考慮力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運動定律、動能定理、能量守恒定律等，要將電磁學(xué)和力學(xué)律、動能定理、能量守恒定律等，要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識綜合起來應(yīng)用。的知識綜合起來應(yīng)用。 電磁感應(yīng)中線框問題的求解思路電磁感

2、應(yīng)中線框問題的求解思路 先做先做“源源”的分析：分離出電路中由電磁感應(yīng)所的分析：分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)生的電源，求出電源參數(shù)E E和和r r 再進(jìn)行再進(jìn)行“路路”的分析：分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并的分析：分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便安培力的求解關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便安培力的求解 然后是然后是“力力”的分析：分析力學(xué)研究對象的受力的分析：分析力學(xué)研究對象的受力情情況，尤其注意其所受的安培力況，尤其注意其所受的安培力 再后是再后是“動動”的分析：根據(jù)力和運動的關(guān)系，判的分析：根據(jù)力和運動的關(guān)系，判斷斷出正確的運動模型出正確的運動模

3、型 最后是最后是“能能”的分析：尋找電磁感應(yīng)過程和力學(xué)的分析：尋找電磁感應(yīng)過程和力學(xué)對對象的運動過程中其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系。象的運動過程中其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系。 &（1 1）線框不動，磁場變化）線框不動，磁場變化&（2 2）線框不動，磁場運動）線框不動，磁場運動 中學(xué)中學(xué)物理物理中常見的中常見的電磁感應(yīng)中線框問題的分析電磁感應(yīng)中線框問題的分析有如下有如下三三種情況：種情況：&（3 3）線框運動，磁場不動）線框運動，磁場不動【理論闡釋【理論闡釋】線框不動，磁場變化時，首先判斷穿過線框不動，磁場變化時，首先判斷穿過線圈平面的磁通量的變化，再由楞次定律判斷線框中線圈平面的

4、磁通量的變化，再由楞次定律判斷線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，然后再由左手定則判斷線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，然后再由左手定則判斷線框所受安培力的方向，最后由線框的受力情況判斷其運所受安培力的方向，最后由線框的受力情況判斷其運動情況，或者根據(jù)阻礙相對運動進(jìn)行判斷。動情況，或者根據(jù)阻礙相對運動進(jìn)行判斷。一、線框不動，磁場變化一、線框不動，磁場變化【典例導(dǎo)悟【典例導(dǎo)悟】矩形導(dǎo)線框矩形導(dǎo)線框abcdabcd放在勻強磁場中，在外力放在勻強磁場中，在外力控制下靜止不動，磁感線方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)控制下靜止不動，磁感線方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強度強度B B隨時間變化的圖像如圖所示。隨時間變化的圖像如圖所

5、示。t t = 0 = 0時刻，磁感應(yīng)時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里，在強度的方向垂直紙面向里，在0 04 s4 s時間內(nèi)，線框時間內(nèi)，線框abab邊邊受安培力隨時間變化的圖像（力的方向規(guī)定以向左為正受安培力隨時間變化的圖像（力的方向規(guī)定以向左為正方向）可能是下圖中的（方向）可能是下圖中的（ ）S【理論闡釋【理論闡釋】線框不動，磁場運動時，由于線框不動，磁場運動時，由于穿過閉合穿過閉合回路回路的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流處感應(yīng)電流處在在原磁場中必然受力，閉合回路受力的結(jié)果：原磁場中必然受力，閉合回路受力的結(jié)果：阻礙原阻礙原磁通量磁通量的變化的變化

6、增反減同；阻礙導(dǎo)體與磁體間增反減同；阻礙導(dǎo)體與磁體間的相的相對對運動運動來拒去留；當(dāng)回路發(fā)生形變時來拒去留；當(dāng)回路發(fā)生形變時，感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的的效果就阻礙回路發(fā)生形變?？傊绻麊栴}效果就阻礙回路發(fā)生形變。總之，如果問題涉及感涉及感應(yīng)應(yīng)電流的方向，由楞次定律和安培定則分析判斷電流的方向，由楞次定律和安培定則分析判斷；如；如果果問題不涉及感應(yīng)電流的方向，則用楞次定律的問題不涉及感應(yīng)電流的方向，則用楞次定律的另一另一種種表述分析問題更簡便表述分析問題更簡便。二、線框不動，磁場運動二、線框不動，磁場運動【典例導(dǎo)悟【典例導(dǎo)悟】如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條

7、形磁鐵，磁鐵的的條形磁鐵，磁鐵的N N極朝下。當(dāng)磁鐵向下運動時極朝下。當(dāng)磁鐵向下運動時（但未插入線圈內(nèi)部）（但未插入線圈內(nèi)部）（ ） A A線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互吸引向相同，磁鐵與線圈相互吸引 B B線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互排斥向相同，磁鐵與線圈相互排斥 C C線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互吸引磁鐵與線圈相互吸引 D D線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線

8、圈相互排斥磁鐵與線圈相互排斥 【解析【解析】選選D D 。當(dāng)磁鐵向下運動時，在線圈中產(chǎn)生增。當(dāng)磁鐵向下運動時，在線圈中產(chǎn)生增大的磁通量，且原磁場方向向下。依據(jù)楞次定律，線圈大的磁通量，且原磁場方向向下。依據(jù)楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的磁通量阻礙此磁通量的變化，感應(yīng)電流的中感應(yīng)電流的磁通量阻礙此磁通量的變化，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)向上，依據(jù)安培定則，線圈中感應(yīng)電流的方磁場方向應(yīng)向上，依據(jù)安培定則，線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反。又依楞次定律感應(yīng)電流所受安向與圖中箭頭方向相反。又依楞次定律感應(yīng)電流所受安培力阻礙相對運動，故磁鐵與線圈相互排斥阻礙靠近。培力阻礙相對運動，故磁鐵與線圈相互排斥阻礙靠

9、近。選項選項D D正確。正確。 【理論闡釋【理論闡釋】線框運動，磁場不動，解決這線框運動，磁場不動，解決這類問題的類問題的一般一般思路是：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象思路是：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)感應(yīng)電流電流安培力安培力合力合力加速度加速度速度速度感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢周而復(fù)始地循環(huán)周而復(fù)始地循環(huán)（注意：當(dāng)導(dǎo)體運動（注意：當(dāng)導(dǎo)體運動達(dá)到穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定時時，a=0=0，速度不再發(fā)生變化），速度不再發(fā)生變化）三、線框運動，磁場不動三、線框運動，磁場不動【典例導(dǎo)悟【典例導(dǎo)悟】 均勻?qū)Ь€制成的單位正方形閉合線框均勻?qū)Ь€制成的單位正方形閉合線框abcdabcd，每邊長為，每邊長為L L，總電阻為，總電

10、阻為R R，總質(zhì)量為，總質(zhì)量為m m。將其置。將其置于磁感應(yīng)強度為于磁感應(yīng)強度為B B的水平勻強磁場上方的水平勻強磁場上方h h處，如圖所處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且內(nèi)，且cdcd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cdcd邊剛進(jìn)邊剛進(jìn)入磁場時，入磁場時，（1 1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大?。┣缶€框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小; ;（2 2）求）求cdcd兩點間的電勢差大小兩點間的電勢差大小; ;（3 3）若此時線框加速度恰好為零，）若此時線框加速度恰好為零，求線框下落的高度求線框下落的高度h h所應(yīng)滿足的條件。所應(yīng)滿足的條件。 【解析【解析】（1 1）cd邊剛進(jìn)入磁場時，線框速度邊剛進(jìn)入磁場時，線框速度v =線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電