讲座电磁感应中线框问题的求解思路

1、LOGO电磁感应中线框问题电磁感应中线框问题 的求解思路的求解思路 电磁感应中线框问题的求解思路，一方面是要考虑电磁感应中线框问题的求解思路，一方面是要考虑电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等；定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等；另一方面还要考虑力学中的有关规律，如牛顿运动定另一方面还要考虑力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等，要将电磁学和力学律、动能定理、能量守恒定律等，要将电磁学和力学的知识综合起来应用。的知识综合起来应用。 电磁感应中线框问题的求解思路电磁感

2、应中线框问题的求解思路 先做先做“源源”的分析：分离出电路中由电磁感应所的分析：分离出电路中由电磁感应所产产生的电源，求出电源参数生的电源，求出电源参数E E和和r r 再进行再进行“路路”的分析：分析电路结构，弄清串并的分析：分析电路结构，弄清串并联联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解 然后是然后是“力力”的分析：分析力学研究对象的受力的分析：分析力学研究对象的受力情情况，尤其注意其所受的安培力况，尤其注意其所受的安培力 再后是再后是“动动”的分析：根据力和运动的关系，判的分析：根据力和运动的关系，判断断出正确的运动模型出正确的运动模

3、型 最后是最后是“能能”的分析：寻找电磁感应过程和力学的分析：寻找电磁感应过程和力学对对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系。象的运动过程中其能量转化和守恒的关系。 &（1 1）线框不动，磁场变化）线框不动，磁场变化&（2 2）线框不动，磁场运动）线框不动，磁场运动 中学物理中常见的电磁感应中线框问题的分析中学物理中常见的电磁感应中线框问题的分析有如下三种情况：有如下三种情况：&（3 3）线框运动，磁场不动）线框运动，磁场不动【理论阐释】【理论阐释】线框不动，磁场变化时，首先判断穿过线框不动，磁场变化时，首先判断穿过线圈平面的磁通量的变化，再由楞次定律判断线框中线圈平面

4、的磁通量的变化，再由楞次定律判断线框中产生的感应电流的方向，然后再由左手定则判断线框产生的感应电流的方向，然后再由左手定则判断线框所受安培力的方向，最后由线框的受力情况判断其运所受安培力的方向，最后由线框的受力情况判断其运动情况，或者根据阻碍相对运动进行判断。动情况，或者根据阻碍相对运动进行判断。一、线框不动，磁场变化一、线框不动，磁场变化【典例导悟】【典例导悟】矩形导线框矩形导线框abcdabcd放在匀强磁场中，在外力放在匀强磁场中，在外力控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度强度B B随时间变化的图像如图所示。随时间变化的图像如

5、图所示。t t = 0 = 0时刻，磁感应时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，在强度的方向垂直纸面向里，在0 04 s4 s时间内，线框时间内，线框abab边边受安培力随时间变化的图像（力的方向规定以向左为正受安培力随时间变化的图像（力的方向规定以向左为正方向）可能是下图中的（方向）可能是下图中的（ ）S【理论阐释】【理论阐释】线框不动，磁场运动时，由于穿过闭合线框不动，磁场运动时，由于穿过闭合回路的磁通量发生变化而产生感应电流，感应电流处回路的磁通量发生变化而产生感应电流，感应电流处在原磁场中必然受力，闭合回路受力的结果：阻碍原在原磁场中必然受力，闭合回路受力的结果：阻碍原磁通量的变化磁通量

6、的变化增反减同；阻碍导体与磁体间的相增反减同；阻碍导体与磁体间的相对运动对运动来拒去留；当回路发生形变时，感应电流来拒去留；当回路发生形变时，感应电流的效果就阻碍回路发生形变。总之，如果问题涉及感的效果就阻碍回路发生形变。总之，如果问题涉及感应电流的方向，由楞次定律和安培定则分析判断；如应电流的方向，由楞次定律和安培定则分析判断；如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的另一果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的另一种表述分析问题更简便。种表述分析问题更简便。二、线框不动，磁场运动二、线框不动，磁场运动【典例导悟】【典例导悟】如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置如图所示，闭合线圈上方有一竖

7、直放置的条形磁铁，磁铁的的条形磁铁，磁铁的N N极朝下。当磁铁向下运动时极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（但未插入线圈内部）（ ） A A线圈中感应电流的方向与图中箭头方线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引向相同，磁铁与线圈相互吸引 B B线圈中感应电流的方向与图中箭头方线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥向相同，磁铁与线圈相互排斥 C C线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引磁铁与线圈相互吸引 D D线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反

8、，磁铁与线圈相互排斥磁铁与线圈相互排斥 【解析】【解析】选选D D 。当磁铁向下运动时，在线圈中产生增。当磁铁向下运动时，在线圈中产生增大的磁通量，且原磁场方向向下。依据楞次定律，线圈大的磁通量，且原磁场方向向下。依据楞次定律，线圈中感应电流的磁通量阻碍此磁通量的变化，感应电流的中感应电流的磁通量阻碍此磁通量的变化，感应电流的磁场方向应向上，依据安培定则，线圈中感应电流的方磁场方向应向上，依据安培定则，线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反。又依楞次定律感应电流所受安向与图中箭头方向相反。又依楞次定律感应电流所受安培力阻碍相对运动，故磁铁与线圈相互排斥阻碍靠近。培力阻碍相对运动，故磁铁与线圈相

9、互排斥阻碍靠近。选项选项D D正确。正确。 【理论阐释】【理论阐释】线框运动，磁场不动，解决这类问题的线框运动，磁场不动，解决这类问题的一般思路是：根据电磁感应现象一般思路是：根据电磁感应现象感应电动势感应电动势感应感应电流电流安培力安培力合力合力加速度加速度速度速度感应电动势感应电动势周而复始地循环（注意：当导体运动达到稳定周而复始地循环（注意：当导体运动达到稳定时，时，a=0=0，速度不再发生变化），速度不再发生变化）三、线框运动，磁场不动三、线框运动，磁场不动【典例导悟】【典例导悟】 均匀导线制成的单位正方形闭合线框均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcdabcd，每边长为，每边长为L

10、L，总电阻为，总电阻为R R，总质量为，总质量为m m。将其置。将其置于磁感应强度为于磁感应强度为B B的水平匀强磁场上方的水平匀强磁场上方h h处，如图所处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且内，且cdcd边始终与水平的磁场边界平行。当边始终与水平的磁场边界平行。当cdcd边刚进边刚进入磁场时，入磁场时，（1 1）求线框中产生的感应电动势大小）求线框中产生的感应电动势大小; ;（2 2）求）求cdcd两点间的电势差大小两点间的电势差大小; ;（3 3）若此时线框加速度恰好为零，）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度求线框下落的高度h h所应满足的条件。所应满足的条件。 【解析】【解析】（1 1）cd边刚进入磁场时，线框速度边刚进入磁场时，线框速度v =线框中产生的感应电动势线框中产生的感应电