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1、2022年高中物理 模塊要點回眸 第9點 電磁感應中的電路問題 教科版選修3-2
1.對電源的理解
在電磁感應現(xiàn)象中,產生感應電動勢的那部分導體就是電源.如:切割磁感線的導體棒、內有磁通量變化的線圈等.這種電源將其他形式能轉化為電能.
判斷感應電流和感應電動勢的方向,都是利用“相當于電源”的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的.實際問題中應注意外電路電流由高電勢流向低電勢,而內電路則相反.
2.對電路的理解
內電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈,外電路由電阻、電容等電學元件組成.
在閉合電路中,“相當于電源”的導體兩端的電壓與真實的電源兩端的電壓一樣,等于路端電壓,而不等于感
2、應電動勢.
3.解決電磁感應中的電路問題三步曲
(1)確定電源.切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢,該導體或回路就相當于電源,利用E=n或E=BLv求感應電動勢的大小,利用右手定則或楞次定律判斷感應電流的方向.
(2)分析電路結構(內、外電路及外電路的串、并聯(lián)關系),畫出等效電路圖.
(3)利用電路規(guī)律求解.主要應用歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質等列方程求解.
對點例題 固定在勻強磁場中的正方形導線框abcd的邊長為L,其中ab是一段電阻為R的均勻電阻絲,其余三邊均為電阻可以忽略的銅線.磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,現(xiàn)有一段與ab完全相同的電阻絲PQ架
3、在導線框上(如圖1所示),以恒定的速度v從ad滑向bc,當PQ滑過的距離時,通過aP段電阻絲的電流強度是多大?方向如何?
圖1
解題指導 PQ在磁場中做切割磁感線運動產生感應電動勢,由于是回路,故電路中有感應電流,可將電阻絲PQ視為有內阻的電源,電阻絲aP與bP并聯(lián),且RaP=R、RbP=R,于是可畫出如圖所示的電路圖.
電源電動勢為E=BLv,外電阻為
R外==R.
總電阻為R總=R外+r=R+R,即R總=R.電路中的電流為
I==.
通過aP段的電流為IaP=I=,方向由P→a.
答案 由P→a
方法提煉 產生感應電動勢的那部分導體相當于電源,注意電源內部電流的
4、方向由低電勢指向高電勢.畫出等效電路圖是解決此類問題的關鍵,然后利用閉合電路的相關知識進行求解.
用均勻導線做成的正方形線框電阻為r、邊長為0.2 m,正方形線框的一半放在垂直紙面向里的勻強磁場中,如圖2所示.當磁場以10 T/s的變化率增強時,線框中a、b兩點間的電勢差是 ( )
圖2
A.Uab=0.1 V
B.Uab=-0.1 V
C.Uab=0.2 V
D.Uab=-0.2 V
答案 B
解析 題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產生感應電動勢,從而在線框中產生感應電流.把左半部分線框看成電源,其電動勢為E,內阻為,畫出等效電路圖如圖所示,則a、b兩點間的電勢差即為電源的路端電壓.
依題意知=10 T/s.由E=得,E==10× V=0.2 V,U=I·=·=0.1 V.由于a點電勢低于b點電勢,故Uab=-0.1 V,故B選項正確.