產(chǎn)生感應(yīng)電流與產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件因果關(guān)系不明確

1、一、產(chǎn)生感應(yīng)電流與產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件因果關(guān)系不明確盡管學(xué)生初中對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件一一切割磁感線印象較深，但通過(guò)實(shí)驗(yàn)和練習(xí)對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件一一與產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化 閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生還是能接受。但是往往誤認(rèn)為回路沒(méi)有感應(yīng)電流就沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。我們知道閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么就必定存在了對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，但電路中沒(méi)有電源，電動(dòng)勢(shì)是哪來(lái)的呢？引導(dǎo)學(xué)生思考是線圈感應(yīng)出來(lái)了電動(dòng)勢(shì)，線圈相當(dāng)與電源，把感應(yīng)出來(lái)的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。斷開(kāi)電路時(shí)，電路中的電流消失，但路端電壓（即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)） 仍然存在，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無(wú)， 與電路的通斷，電路的電阻

2、無(wú)關(guān)，完全取決于電路的磁通量的變化情況。所以“感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)”比“感應(yīng)電流”更能反映電磁感應(yīng)的本質(zhì)意義。例、閉合銅環(huán)與閉合金屬框相接觸，放在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，當(dāng)銅環(huán)向右移動(dòng)時(shí)（金屬框不動(dòng)），下列說(shuō)法正確的是（ C ）A .閉合銅環(huán)內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流，因?yàn)榇磐繘](méi)有變化B .金屬框內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流，因?yàn)榇磐繘](méi)有變化C .金屬框 MN邊有感應(yīng)電流，方向從 M流向ND . ABCD回路有感應(yīng)電流，由楞次定律可判定電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針解析：在銅環(huán)向右移動(dòng)的過(guò)程中，雖然閉合回路 ABCD的磁通量沒(méi)有變化，但AMNB回 路的磁通量在發(fā)生變化。因此，回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。電流方向可以根據(jù)楞次定律進(jìn)行判斷。回路

3、AMNB 的磁通量在逐漸增加，將有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流。點(diǎn)評(píng)：閉合回路 ABCD的磁通量雖然沒(méi)有變化，但 AB、 CD作為電源并聯(lián)一起向外電 路MRN供電。例、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)正方形線框，以速度v在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng) B中運(yùn)動(dòng)，確定在1、2、3 位置回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及 a、 b兩端的電壓。學(xué)生對(duì)二狀態(tài)往往認(rèn)為：回路都沒(méi)有感應(yīng)電流，a、b兩端怎么會(huì)有電壓呢？恰恰忽略了回路先有電源（對(duì)應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)） 才能產(chǎn)生感應(yīng)電流， 只是二狀態(tài)對(duì)電路來(lái)講感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方 向相反，頂起來(lái)了，所以 ab兩端有電壓，但回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零。 二、二次電磁感應(yīng)問(wèn)題.二次電磁感應(yīng)問(wèn)題綜合程度高，學(xué)生做題無(wú)從下手。 不明確研

4、究那個(gè)回路 ？找不出回路的磁通量變化的原因？例、當(dāng)金屬棒 a在處于磁場(chǎng)中的金屬軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬線圈b向右擺動(dòng)，則金屬棒a（BC ）A .向左勻速運(yùn)動(dòng)B .向右減速運(yùn)動(dòng)C .向左減速運(yùn)動(dòng)D .向右加速運(yùn)動(dòng)解析：根據(jù)楞次定律可知穿過(guò)線圈的磁通量在減少，可見(jiàn)金屬棒a向左減速運(yùn)動(dòng)或向右減速運(yùn)動(dòng)。例、如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng) B中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟大線圈 M相接，導(dǎo)軌上放一根金屬導(dǎo)體棒ab并與導(dǎo)軌緊密接觸，磁感線垂直于導(dǎo)軌所在平面。在導(dǎo)體棒向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，則M所包圍的閉合線圈N內(nèi)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象是（D ）A .產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B .產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C .沒(méi)有

5、感應(yīng)電流D .以上三種情況都有可能解析：在導(dǎo)體棒向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)右手定則得：M中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是順時(shí)針?lè)较?。由于不明確導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，可能勻速，可能減速，可能加速。所以根 據(jù)楞次定律， N中的感應(yīng)電流的有無(wú)和方向都有可能。答案 D正確。.不會(huì)具體應(yīng)用左、右手定則例、如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN ,當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)， MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則 PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是（ BC ） A .向右加速運(yùn)動(dòng)B .向左加速運(yùn)動(dòng)C .向右減速運(yùn)動(dòng)D .向左減速運(yùn)動(dòng)解析：分析該類(lèi)問(wèn)題，首先要明確 PQ運(yùn)動(dòng)是引起 MN運(yùn)動(dòng)的原因，然后根據(jù)楞次

6、定律和左手定則判斷。由右手定則PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定則可判斷 MN向左運(yùn)動(dòng)，故 A錯(cuò)。若PQ向左加速運(yùn)動(dòng)，情況正好和A相反，故B對(duì)。若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，由右手定則，穿過(guò)的磁通量向上且減小，由楞次定律和左手定則可判知 MN向右運(yùn)動(dòng)，故 C對(duì)。若PQ向左減速運(yùn)動(dòng)，情況恰好和C相反，故D錯(cuò)。點(diǎn)評(píng)：解決此類(lèi)問(wèn)題往往多次運(yùn)用楞次定律，并注意要想在下一級(jí)中有感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒一定做變速運(yùn)動(dòng)，或穿過(guò)閉合回路的磁通量非均勻變化，這樣才可以產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流，這一變化的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的，會(huì)在其他回路中再次產(chǎn)生感應(yīng)電流，在分析過(guò)程中關(guān)鍵要確定因果關(guān)系。三、有關(guān)安培力的

7、幾個(gè)錯(cuò)誤.將安培力誤寫(xiě)為 BLv。只需搞清 BIL和BLV的含義，有電流才能受力.不知道用物體的受力求感應(yīng)電流例、如圖所示，有兩根和水平方向成 角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R ,下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B , 一根質(zhì)量為 m的金屬桿從軌道上由靜止滑下. 經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm ,則（B、 C ）A .如果B增大，vm將變大B .如果變大，vm將變大C .如果 R變大，vm 將變大D .如果m變小，vm將變大解析：金屬桿下滑過(guò)程中受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得：所以金屬桿由靜止開(kāi)始做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)，即

8、，此時(shí)I最大則速度 v m ,可得：故由此式知選項(xiàng)B、 C正確.點(diǎn)評(píng)：求通過(guò)導(dǎo)體棒的電流可以由電路方法，也可以動(dòng)力學(xué)方法 （通過(guò)受力分析由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列方程）.忽略磁感應(yīng)強(qiáng)度 B對(duì)安培力的影響例、如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T ,并且以_ = 0.1 T/s在變化，水平軌道電阻不計(jì)，且不計(jì)摩擦阻力，寬 0.5 m的導(dǎo)軌上放一電阻R0=0.1 的導(dǎo)體棒，并用水平線通過(guò)定滑輪吊著質(zhì)量M= 0.2 kg的重物，軌道左端連接的電阻R=0.4 圖中的1= 0.8 m ,求至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能吊起重物。解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律可求出回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=由閉合電路歐姆定律可求出回路中電

9、流1=由于安培力方向向左，應(yīng)用左手定則可判斷出電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍ㄓ缮贤驴矗Ｔ俑鶕?jù)楞次定律可知磁場(chǎng)增加，在t時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B磁=（B + ? t ）此時(shí)安培力為：F安=B時(shí)Ilab ; 由受力分析可知 F安=mg t=495 s點(diǎn)評(píng)：影響安培力的大小因素有三個(gè)一一：、I、 L。實(shí)際運(yùn)算過(guò)程忽視了B的變化，將B代入F安=BIl ab ,導(dǎo)致錯(cuò)解。第四部分、學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的檢測(cè).如圖（a ）所示，一個(gè)電阻值為 R ,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1 ,在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線

10、如圖（b ）所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為 t0和B0。導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求 0至t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻 R1上的 電流大小和方向；通過(guò)電阻R1上的電量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律, 通過(guò)電阻上的電流：根據(jù)楞次定律，可判定流經(jīng)電阻的電流方向從b到a在0至?xí)r間內(nèi)通過(guò)電阻的電量電阻R1上產(chǎn)生的熱量點(diǎn)評(píng)：解題思路：由圖像確定 B/ At 求出/t （代有效面積） 一一 E=n / t 等效電路圖 感應(yīng)電流 R1上的電量 q及電阻 R1上產(chǎn)生的熱 量。.如圖所示PQ、MN為足夠長(zhǎng)的兩平行金屬導(dǎo)軌 ，它們之間連接一個(gè)阻值 的電阻；導(dǎo) 軌間距為，電阻，長(zhǎng)名1m的均勻金屬桿水平放置在導(dǎo)

11、軌上 ，它與導(dǎo)軌的滑動(dòng)摩擦因數(shù) ， 導(dǎo)軌平面的傾角為在垂直導(dǎo)軌平面方向有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)弓11度為，今讓金屬桿 AB由靜止開(kāi)始下滑從桿靜止開(kāi)始到桿 AB恰好勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中經(jīng)過(guò)桿的電量 ，求：當(dāng)AB下滑速度為時(shí)加速度的大小AB下滑的最大速度從靜止開(kāi)始到 AB勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程 R上產(chǎn)生的熱量解析：取 AB桿為研究對(duì)象其受力如圖示建立如圖所示坐標(biāo)系解得，當(dāng)時(shí) a=1.5m /s2由上問(wèn)可知故 AB做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)當(dāng)，a=0從靜止開(kāi)始到運(yùn)速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中點(diǎn)評(píng)：從求焦耳熱的過(guò)程可知，此題雖屬變化的安培力做功問(wèn)題，但我不必追究變力、 變電流做功的具體細(xì)節(jié)，只需弄清能量的轉(zhuǎn)化途徑，用能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律就可

12、求解。在分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換問(wèn)題時(shí)常會(huì)遇到的一個(gè)問(wèn)題是求回路中的焦耳熱，常有三種思路：定義法Q=I2Rt 。此方法一般用于恒定感應(yīng)電流 功能關(guān)系 Q=W安。即物體克服安培力做的功將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，如果電路為純電阻，則產(chǎn)生的電能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱。能量守恒 Q=AE其它。3 .如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌 MN和OP放置在水平面內(nèi)。 MO間接有阻值為 R=3 的電阻。導(dǎo)軌相距 d=lm ,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.5T 。質(zhì)量為m= 0.1kg，電阻為r=l 的導(dǎo)體棒 CD垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好，現(xiàn)用平行于 MN 的恒力F=1N向右拉動(dòng)CD , CD受摩擦阻力f

13、恒為0 .5N 。求CD運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少？當(dāng)CD達(dá)到最大速度后，電阻 R消耗的電功率是多少？當(dāng)CD的速度為最大速度的一半時(shí)，CD的加速度是多少 ？解析：對(duì)于導(dǎo)體棒 CD ,由安培定則得：F0=BId根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E=Bdv在閉合回路 CDOM中，由閉合電路歐姆定律得：I=E/(R+r)當(dāng) v=vmax 時(shí)，有：F=F0+f 由以上各式可解得：當(dāng) CD達(dá)到最大速度時(shí)有 E=Bdv max ,則可得I max =E max/(R+r) 由電功率公式可得 P max =I2 max R由以上各式可得電阻R消耗的電功率是：當(dāng)CD的速度為最大速度的一半時(shí)回路中電流強(qiáng)度為：I=E/(R+r

14、) , CD受到的安培力大小由牛頓第二定律得：F合=F-F/-f，代入數(shù)據(jù)可解得：a= 2.5m /s2例、如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L= 1m ,處在同一水平面中，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路，其中水平放置的平行板電容器C兩極板間距離 d= 10mm ,定值電阻R1=R3=8 Q , R3=2導(dǎo)軌電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)導(dǎo)軌面。當(dāng)金屬棒 ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)(開(kāi)關(guān)S斷開(kāi))時(shí)，電容器兩極板之間質(zhì)量m=1向右勻-14 kg、帶電量Q=-1右勻速-15 C的微粒恰好靜止不動(dòng)；當(dāng) S閉合時(shí)，微 粒以加速度 a= 7m /s 2向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，取 g= 10m

15、 /s2 ,求： 金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度多大 ？電阻多大？S閉合后，使金屬棒 ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力的功率多大？解析：（1）帶電微粒在電容器兩極板間靜止時(shí)，受向上的電場(chǎng)力和向下的重力作用而平衡， 則得到：mg=求得電容器兩極板間的電壓由于微粒帶負(fù)電，可知上極板電勢(shì)高。由于S斷開(kāi)，R1上無(wú)電流，R2、R3串聯(lián)部分兩端總電壓等于U1 ,電路中的感應(yīng)電流，即通過(guò) R2、 R3的電流為：由閉合電路歐姆定律，ab切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=U1+Ir其中r為ab金屬棒的電阻，當(dāng)閉合 S后，帶電微粒向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg-U2q/d=ma求得S閉合后電容器兩極板間的電壓：電路中的

16、感應(yīng)電流為 I2=U2/R2=0.3/2A= 0.15A將已知量代入求得E=1.2V , r=2W又因E=BLv v=E/（BL）= 3m /s即金屬棒 ab做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為3m /s ,電阻r=2WS閉合后，通過(guò)ab的電流I2= 0.15A , ab所受安培力 F2=BI 2L =0.06Nab以速度v= 3m /s做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受外力必與安培力F2大小相等、方向相反，即 F= 0.06N ,方向向右（與 v同向），可見(jiàn)外力 F的功率為：P=Fv=0 。 06Fv=0向。18W 點(diǎn)評(píng)：分析綜合問(wèn)題時(shí)，可把問(wèn)題分解成兩部分 一一電學(xué)部分與力學(xué)部分來(lái)處理.電學(xué)部分思路：先將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的部分電

17、路等效成電源，如果有多個(gè)，則應(yīng)弄清它們間的（串、并 聯(lián)或是反接）關(guān)系。再分析內(nèi)、外電路結(jié)構(gòu)，作出等效電路圖，應(yīng)用歐姆定律理順電學(xué)量間 的關(guān)系。力學(xué)部分思路：分析通電導(dǎo)體的受力情況及力的效果，并根據(jù)牛頓定律、動(dòng)量、能 量守恒等規(guī)律理順力學(xué)量間的關(guān)系.分析穩(wěn)定狀態(tài)或是某一瞬間的情況，往往要用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)去處理.注意穩(wěn)定狀態(tài)的特點(diǎn)是受力平衡或者系統(tǒng)加速度恒定，穩(wěn)定狀態(tài)部分（或全部）物理量不會(huì)進(jìn)一步發(fā)生改變.非穩(wěn)態(tài)時(shí)的物理量，往往都處于動(dòng)態(tài)變化之中，瞬時(shí)性是其最大特點(diǎn).而“電磁感應(yīng)”及“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”是聯(lián)系電、力兩部分的橋梁和紐帶，因此，要緊抓這兩點(diǎn)來(lái)建立起相應(yīng)的等式關(guān)系。4 .如圖所示，質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為1的正方形線框，從有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方由靜止自由下落，線框電阻為R。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為H （ l V H ）,磁感強(qiáng)度為 B ,線框下落過(guò)程中a b 邊與磁場(chǎng)邊界平行且沿水平方向。已知a b邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)線框都作減速運(yùn) 動(dòng)，加速度大小都是 g/3。求：a b邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與a b邊剛出磁場(chǎng)時(shí)的速度大小；c d邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框的速度大小；線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量。解析：本題綜合考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象與力和運(yùn)動(dòng)的綜合以及與能量的綜合。由