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巧学物理 电磁感应中的四个“有效”!

 昵称3826483 2017-09-01

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在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体相当于电源。但是这个“电源”不像电池那么直观,比较隐蔽,如果不注意仔细分析,就会出现一些不必要的错误。巧学物理小编、巧学妙解王高中物理主编李仲旭老师认为在电磁感应习题教学中总结了产生感应电动势的四个“有效”,可以快速解决电磁感应问题,现举例说明。

一、有效切割长度

当导体棒在匀强磁场中匀速垂直切割磁感线运动时,我们用E=Blv来计算导体杆中感应电动势的大小,这里的l被称为导体棒的长度,这只有当导体杆为直杆并且既垂直于 v 又垂直于 B 时是正确的。一般情况下则不然,所以最好把公式中的l称为导体切割磁力线的有效长度。

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二、有效接入长度

当导体棒在匀强磁场中匀速垂直切割磁感线运动时,我们用E=Blv来计算导体杆中感应电动势的大小,教材中说l为导体棒的长度,其实在许多问题中l不一定是导体棒的实际长度,而因为导体棒接入电路中的有效长度。

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评析:此题在求棒沿导轨下滑时感应电动势的大小时,,图中给出的棒的实际长度要比导轨间距大些,应用E=Blv时l应为导轨间距,而不应是棒的实际长度。此种情况属于导体切割磁感线问题,哪部分导体切割磁感线且接入电路了,哪部分导体就产生感应电动势,相当于电源.

巧学物理 电磁感应中的四个“有效”!

解析:从图示位置到左边框运动至O′点,感应电流均匀增大为正;左边框再运动至OO′中点过程,感应电流为正不变;左边框由OO′中点再运动至O过程感应电流先减小后方向增大;以后右边框再运动至OO′中点过程,感应电流为负不变;右边框再运动至O过程感应电流减小至0,图B正确。

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三、有效包围

当有些问题所给磁场区域不是无限大时,线框通过该磁场或该磁场发生变化时,应用法拉第电磁感应定律解题时,涉及到求磁通量问题,要注意磁场的有效包围问题。

【调研4】如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨,在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻,质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g=10m/s2)。

(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况;

(2)计算4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;

(3)计算4s内回路产生的焦耳热。

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评析:解决此类问题的关键,是明确导体运动时有效包围问题,如此题当导体棒运动时其有效包围是包围磁场区域。

、有效面积

当闭合回路中的整个区域不是都有磁场时,计算磁通量φ=BS时,式中的S不是闭合回路中的整个区域的面积,应为有磁场区域的有效面积。

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评析:解决此类问题的关键,是明确当线圈或闭合回路的面积比磁场面积大时,应以磁场的面积为有效面积.;当线圈或导体的面积比磁场面积小时,应以线圈或闭合河路的面积为有效面积

运营老师:高考备考名师李仲旭.男.1970年8月生,中学高级教师,致力于高中物理教学和高考备考的研究工作,发表论文50余篇,其中发表在具有学术期刊上文章有15篇,出版物理专著15本,其中最有影响的快速提高物理成绩的奇书《巧学妙解王高中物理》已帮助千万辛辛学子在较短时间内快速提高物理成绩,解决了他们学习物理感到无门的痛苦,学习物理无头绪,就找名师李仲旭。组织成立李仲旭名师工作室.名师工作室成员15人之多,全心探讨高考命题预测.努力编写物理原创试题,原创快速解题方法50多种.能够使考生解决—般选择题在1分钟之内快速解出!

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