1.题型特点
在电磁感应现象中,闭合电路中磁通量发生变化(或部分导体切割磁感线),在回路中将产生感应电动势和感应电流。在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算,还可能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析。
2.解题思路
(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路。
(2)用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。
(3)画出等效电路图。注意分清内外电路。
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。
[例1] 如图1所示,用相同的均匀导线制成的两个圆环a和b,已知b的半径是a的两倍。若在a内存在着随时间均匀变化的磁场,b在磁场外,M、N两点间的电势差为U;若该磁场存在于b内,a在磁场外,M、N两点间的电势差为多大?(M、N在连接两环的导线的中点,该连接导线的长度不计)
图1
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:
―→―→―→
[解析] 磁场的变化引起磁通量的变化,从而使闭合电路产生感应电流。
由题意,磁场随时间均匀变化,设磁场的变化率为,a的半径为r,则b的半径为2r,线圈导线单位长度电阻为R0。
线圈a的电阻为Ra=2πrR0。线圈b的电阻为Rb=4πrR0。因此有Rb=2Ra。
磁场在线圈a中时,a相当于电源,根据法拉第电磁感应定律,电动势为Ea=πr2,
当磁场在线圈b中时,b相当于电源,所以
Eb=π(2r)2=4Ea,
U是a为电源时的路端电压,由闭合电路欧姆定律,
U=Rb,
设Ub是b为电源时的路端电压,同理有:Ub=Ra,
将上面各式联立解得:Ub=2U。
[答案] 2U
1.图像问题
图像类型
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(1)磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像,即Bt图像、Φt图像、Et图像和It图像。
(2)对于导体切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移x变化的图像,即Ex图像和Ix图像。
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问题类型
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(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像。
(2)由给定的图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量。
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应用知识
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安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律及数学知识。
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注意事项
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(1)电磁感应中的图像能够定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。
(2)在图像中E、I、B等物理量的方向通过物理量的正负来反映。
(3)画图像时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达。
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