∴感应电流
由楞次定律可判定感应电流方向为逆时针,棒ab上的电流方向为b→a.
(2)t=t1时,B=B0+kt1
又∵F=BIl
∵感应电动势
(1)磁感强度均匀增加,每秒增量为k,得
解析:将加速度的定义式和电磁感应定律的表达式类比,弄清k的物理意义,写出可与相对照的B的表达式;第(3)问中B、S均在变化,要能抓住产生感应电流的条件(①回路闭合;②回路中有磁通量的变化)解题.
1.B变化,S不变
(1)B均匀变化
①B随时间均匀变化
如果B随时间均匀变化,则可以写出B关于时间t的表达式,再用法拉第电磁感应定律解题,如例2第(1)问.
②B随位置均匀变化
B随位置均匀变化的解题方法类似于B随时间均匀变化的情形.
(2)B非均匀变化
B非均匀变化的情况在高中并不多见,如例2第(3)问.如果题目给出了B非均匀变化的表达式,也可用后面给出的求导法求解.
[例2](2000?上海?23)如图2所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长为l的正方形,棒的电阻为r,其余部分电阻不计.开始磁感强度为B0.
(1)若从t=0时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为k,同时棒保持静止.求棒中的感应电流.在图上标出感应电流的方向;
(2)在上述(1)情况中,始终保持棒静止,当t=t1末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?
(3)若t=0时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?
电磁感应现象考查的知识重点是法拉第电磁感应定律,根据法拉第电磁感应定律的表达式,有下列四个模型转换:
3.磁场
(1)磁场的状态:磁场可以是稳定不变的,也可以均匀变化或非均匀变化.
(2)磁场的分布:有界或无界.
二、模型转换
2.金属棒
(1)金属棒的受力情况:受安培力以外的拉力、阻力或仅受安培力;
(2)金属棒的初始状态:静止或运动;
(3)金属棒的运动状态:匀速、匀变速、非匀变速直线运动,转动;
(4)金属棒割磁感线状况:整体切割磁感线或部分切割磁感线;
(5)金属棒与导轨的连接:金属棒可整体或部分接入电路,即金属棒的有效长度问题.
∴ I== sin(t)(A)
(3)金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化 L=2sin(x)(m)且x=vt,E=BLv
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