何 勇 韓 濤

（新疆兵團(tuán)二中 新疆 烏魯木齊 830002）

在人民教育出版社出版的高中《物理·選修3－2》的“渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)”中，涉及到的很多生活實(shí)際應(yīng)用都牽扯到金屬“片”或“塊”，且其具體分析時(shí)要求我們運(yùn)用“微元思想”.現(xiàn)就其具體操作總結(jié)如下.

1 金屬管問(wèn)題

【例1】如圖1所示，A是一個(gè)玻璃管，B為一個(gè)粗細(xì)、長(zhǎng)度均與A相同的銅管.將A，B置于同一高度.C，D為兩個(gè)一模一樣的強(qiáng)磁體（直徑比A和B的內(nèi)徑小），使C和D從A，B上方同一高度下落，結(jié)果D比C晚落地.這是為什么？

圖1

分析：在處理此問(wèn)題時(shí)，可將銅管水平分割為若干個(gè)圓環(huán)，在強(qiáng)磁體下落的過(guò)程中，銅環(huán)B上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁通量的變化，此處表現(xiàn)為阻礙強(qiáng)磁體D的下落，每一個(gè)圓環(huán)都阻礙強(qiáng)磁體下落，所以D比C晚落地.

2 金屬片問(wèn)題

【例2】如圖2所示，使一個(gè)銅盤繞豎直的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（摩擦不計(jì)），現(xiàn)把一個(gè)蹄型磁體移近銅盤，則銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢.分析其原因.

圖2

圖3

分析：在處理銅盤的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖3所示，可將其沿半徑分成若干根“導(dǎo)線”，這些“導(dǎo)線”由于切割磁感線產(chǎn)生了感應(yīng)電流，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙“導(dǎo)線”運(yùn)動(dòng)使這些“導(dǎo)線”運(yùn)動(dòng)變慢，所以銅盤運(yùn)動(dòng)變慢了.

【例3】如圖4，ABCD為一金屬片，將其從某一高度釋放，如周圍不存在磁場(chǎng)，則金屬片會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間，如果處于如圖4所示的磁場(chǎng)中，則會(huì)很快停下來(lái).這是為什么呢？

分析：我們可以將金屬片ABCD看成是由若干金屬線圈組合起來(lái)的，如圖5的每個(gè)線圈進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，也可以理解成金屬片將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，因此金屬片會(huì)很快停下來(lái).

圖4

圖5

3 金屬球問(wèn)題

【例4】當(dāng)閉合線圈進(jìn)入或離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，閉合線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁通量的變化，此處表現(xiàn)為阻礙線圈的運(yùn)動(dòng)，因此，線圈不管是進(jìn)入還是離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，速度都會(huì)減小.但是，此時(shí)若將線圈換為如圖6所示的一個(gè)金屬球，情況又會(huì)如何？

圖6

解析：如圖6所示，可以將小球沿從左到右的方向縱切為若干個(gè)金屬圓“片”，再將這些金屬片看成是由一個(gè)個(gè)“線”圈構(gòu)成的，每個(gè)線圈在進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而將小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以小球的速度減小.

結(jié)語(yǔ)：在關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的問(wèn)題中，我們可以將塊狀導(dǎo)體現(xiàn)砌成若干“片”，再將每一“片”看成是若干個(gè)金屬“線”圈構(gòu)成的，這樣，就可以將塊狀或片狀金屬的電磁感應(yīng)現(xiàn)象微元為我們所熟悉的“金屬線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)象”進(jìn)行研究了.