2016屆高三物理一輪復習學案:電磁感應
【例題6】如圖所示,水平面上有兩根平行導軌,上面放兩根金屬棒a、b。當條形磁鐵如圖向下移動時(不到達導軌平面),a、b將如何移動?
解:若按常規用“阻礙磁通量變化”判斷,則需要根據下端磁極的極性分別進行討論,比較繁瑣。而且在判定a、b所受磁場力時。應該以磁極對它們的磁場力為主,不能以a、b間的磁場力為主(因為它們的移動方向由所受的合磁場的磁場力決定,而磁鐵的磁場顯然是起主要作用的)。如果注意到:磁鐵向下插,通過閉合回路的磁通量增大,由φ=bs可知磁通量有增大的趨勢,因此s的相應變化應該是阻礙磁通量的增加,所以a、b將互相靠近。這樣判定比較起來就簡便得多。
【例題7】如圖所示,絕緣水平面上有兩個離得很近的導體環a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動(不到達該平面),a、b將如何移動?
解:根據u=bs,磁鐵向下移動過程中,b增大,所以穿過每個環中的磁通量都有增大的趨勢,由于s不可改變,為阻礙增大,導體環應該盡量遠離磁鐵,所以a、b將相互遠離。
【例題8】如圖所示,在條形磁鐵從圖示位置繞o1o2軸轉動90°的過程中,放在導軌右端附近的金屬棒ab將如何移動?
解:無論條形磁鐵的哪個極為n極,也無論是順時針轉動還是逆時針轉動,在轉動90°過程中,穿過閉合電路的磁通量總是增大的(條形磁鐵內、外的磁感線條數相同但方向相反,在線框所圍面積內的總磁通量和磁鐵內部的磁感線方向相同且增大。而該位置閉合電路所圍面積越大,總磁通量越小,所以為阻礙磁通量增大金屬棒ab將向右移動。
【例題9】如圖所示,a、b燈分別標有“36v 40w”和“36v 25w”,閉合電鍵,調節r,使a、b都正常發光。這時斷開電鍵后重做實驗:電鍵閉合后看到的現象是什么?穩定后那只燈較亮?再斷開電鍵,又將看到什么現象?
解:重新閉合瞬間,由于電感線圈對電流增大的阻礙作用,a將慢慢亮起來,而b立即變亮。這時l的作用相當于一個大電阻;穩定后兩燈都正常發光,a的額定功率大,所以較亮。這時l的作用相當于一只普通的電阻(就是該線圈的內阻);斷開瞬間,由于電感線圈對電流減小的阻礙作用,通過a的電流將逐漸減小,a漸漸變暗到熄滅,而abrl組成同一個閉合回路,所以b燈也將逐漸變暗到熄滅,而且開始還會閃亮一下(因為原來有ia>ib),并且通過b的電流方向與原來的電流方向相反。這時l的作用相當于一個電源。(若將a燈的額定功率小于b燈,則斷開電鍵后b燈不會出現“閃亮”現象。)
【例題10】如圖所示,用絲線將一個閉合金屬環懸于o點,虛線左邊有垂直于紙面向外的勻強磁場,而右邊沒有磁場。金屬環的擺動會很快停下來。試解釋這一現象。若整個空間都有垂直于紙面向外的勻強磁場,會有這種現象嗎?
解:只有左邊有勻強磁場,金屬環在穿越磁場邊界時(無論是進入還是穿出),由于磁通量發生變化,環內一定有感應電流產生。根據楞次定律,感應電流將會阻礙相對運動,所以擺動會很快停下來,這就是電磁阻尼現象。還可以用能量守恒來解釋:有電流產生,就一定有機械能向電能轉化,擺的機械能將不斷減小。若空間都有勻強磁場,穿過金屬環的磁通量不變化,無感應電流,不會阻礙相對運動,擺動就不會很快停下來。