山東省日照第一中學(xué)(276816)

張逸飛●

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電磁感應(yīng)中電勢高低的判定方法

山東省日照第一中學(xué)(276816)

張逸飛●

電勢高低是物理中表明電場的性質(zhì)的量，在高中物理的學(xué)習(xí)中是一個(gè)重要的知識點(diǎn). 下面就用例題來分析兩種判定電勢高低的方法.

一、利用導(dǎo)體進(jìn)行磁感線運(yùn)動的切割時(shí)，采用電源的觀點(diǎn)進(jìn)行分析導(dǎo)體兩側(cè)的電勢高低

如下圖1所示，在水平的軌道線路中有一個(gè)電阻R，而且整個(gè)的水平軌道都是處于豎直方向上的均勻磁場.其中軌道之間的距離是21，AC導(dǎo)體棒的長為31，在軌道上進(jìn)行垂直的 放置，在向右的水平作用力驅(qū)使下，使得導(dǎo)體棒也向右運(yùn)動，且為勻速，假設(shè)說勻速運(yùn)動的速度為V，在均勻磁場中的感應(yīng)的強(qiáng)度是B，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電阻是R，求DC兩點(diǎn)之間、AC兩點(diǎn)之間的電勢差分別是多少？

注：E=B×2Lv是因?yàn)?，其中軌道之間的距離是21，也就是說閉合電路中所產(chǎn)生的切割磁感線的長度是21，所以得出了E的計(jì)算公式.

二、利用變化的磁通量，求出閉合電路中兩點(diǎn)之間的電壓

如圖2所示，這是兩個(gè)相互連接在一起的金屬環(huán)，它們的導(dǎo)線采用的是同一種規(guī)格.左側(cè)的大環(huán)的半徑是右側(cè)的而小環(huán)的4倍，如果說在通過大環(huán)之后的磁場不會發(fā)生變化，而小環(huán)的磁場發(fā)生了變化，變化率為K，外電路的電壓為U；反之，如果小環(huán)中的磁場不發(fā)生變化，而大環(huán)的磁場發(fā)生變化，變化率為K，那么其產(chǎn)生的外電路電壓U′為( ).

A.UB.U/2 C.U/4 D.4U

解析 假設(shè)小環(huán)的電阻是R，那么大環(huán)的電阻則為4R；如果小環(huán)的面積為S，那么大環(huán)的面積則為16S，并且K=ΔB/Δt.如果小環(huán)的磁場發(fā)生了改變時(shí)，那么小環(huán)內(nèi)部就會差生出感應(yīng)的電動勢，這也相當(dāng)于是電源，也就說明外電路的是大環(huán)，這就可以解出如下計(jì)算公式：

如果大環(huán)的磁場發(fā)生改變時(shí)，那么大環(huán)內(nèi)部就會產(chǎn)生出感應(yīng)的電動勢，也就等同于是電源，也同時(shí)說明外電路是小環(huán)，同上便可以得出如下公式：

3.利用不變的磁通量，求出閉合電路中兩點(diǎn)之間的電壓

如圖3所示，在均勻的磁場中所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2 T，寬度為L=0.3 m，圖示中正方形的為金屬框邊，ab=0.1 m，每一邊的電阻是R=0.2Ω，而金屬框邊在拉力的作用下在以每秒10米的均勻速度通過磁場，但是它的平面一直保持在和磁感線方向相垂直的位置上.請用圖示表達(dá)出金屬框邊穿過磁場的過程，并且畫出感應(yīng)電流中i和a、b兩側(cè)電壓U同時(shí)間T而改變的圖線(以adcba為規(guī)定的方向).

假設(shè)金屬框在2的位置：Uab2=BLabv=0.2 V

由此便可以畫出圖像Uab-t，如圖6所示.

電磁感應(yīng)在高中物理的學(xué)習(xí)中是十分重要的一個(gè)章節(jié)，通過電磁感應(yīng)來判斷電勢高低，這樣可以將電動勢的導(dǎo)體當(dāng)做成電流，其余的當(dāng)做為外電路，構(gòu)成一個(gè)等效的電路，能夠更加簡單的去判 定電勢高低.

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