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1、电磁感应:感生电动势与动生电动势同时存在的情况江苏省特级教师 戴儒京产生感应电动势的方式有两个,一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势,;叫动生电动势;另一个是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势,叫感生电动势。如果同时存在感生电动势与动生电动势,题目怎么解?请看例题。例. 2003年高考江苏物理卷第18题13分如下图,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10 /m,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20 m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,磁感应强度B与时间t的关系为B = kt,比例系数kt=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用
2、下,杆以恒定的加速度从静止开场向导轨的另一端滑动,求在t=6.0 s时金属杆所受的安培力.例. 2007年高考广东物理卷第19题(16分)如下图,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点与P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r、长度也刚好为l的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开场运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图,F0。求:1棒ab离开磁场右边界
3、时的速度2棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能3d0满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动RMNPQabcdefd0dBFOxFOxF02F0d0d0+d江苏题:【解答】以表示金属杆运动的加速度,在t时刻,金属杆与初始位置的距离L此时杆的速度 v=at 这时,杆与导轨构成的回路的面积SLl回路的感应电动势SBlv 而Bktk 回路的总电阻R2Lr0 回路中的感应电流i= 作用于杆的安培力FBli解得F代入数据为F103 N【解析】 此题考察电磁感应与力学的综合及分析综合能力。分析法: F安=BIL a为金属杆的加速度 为时刻金属棒离开PQ的距离 以上为分析法,从要求 应求 ,
4、要求F安,应求B与I,要求I,应求E与R,逐步推导,直到应求的全部确实不可求的,如,可用字母表示,运算中可能约去。 求解过程是:将、代入求出E, 将与代入求出I 已将约掉,且I与无关。将与代入得F安=最后将数据代入得F安=1.4410-3N此题也可以将式求出阶段性数据结果再代入式,那么I=0.06AF安= 此题的创新处也是易错处在式式,即产生感应电动势的因素有两个,一个是导体切割磁感线运动产生叫动生电动势,另一个是磁场变化引起磁通量变化产生叫感生电动势,这是以前的高考试题中未出现过的。因为感生电动势与动生电动势在回路中方向一样,所以总电动势等于二者之与。此题难度:难。广东题:【解析】1设离开右边界时棒ab速度为,那么有 对棒有: 解得:2在ab棒运动的整个过程中,根据动能定理: 由功能关系: 解得:3设棒刚进入磁场时的速度为,那么有 当,即时,进入磁场后一直匀速运动。归纳:在同时存在感生电动势与动生电动势的情况下,总电动势等于二者的代数与,二者方向一样时相加,方向相反时相减。需要注意的是,所谓方向一样或相反,是指感应电流在回路中的方向。第 4 页