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1、电磁感应中的力电综合问题总结解析电磁感应中的力电综合问题总结解析 一、感应电流在磁场中所受的安培力 1. 安培力是个容易变化的力，其大小和方向都可能随着速度而变化,安培力的大小: BLEB2L2vF=BIL= = RR2.安培力的方向判断 (1) 用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向 相反 . (2) 右手定则和左手定则相结合,先用 右手定则 确定感应电流方向,再用 左手定则 判断感应电流所受安培力的方向. 3.安培力综合应用分析 221）.由F= B L v 知,v变化时,F变化,物体所受合外力变化,物体的加速度变化,因此R可用牛顿运动定律进行动态分析. 2
2、）.在求某时刻速度时,可先根据受力情况确定该时刻的安培力,然后用上述公式进行求解. 热点探究 对导体或线框的受力分析及运动分析 此类问题中力现象和电磁现象相互联系,相互制约,解决问题首先要建立“动电动”的思维顺序,对导体棒或线框受力分析时，安培力是它们受到的其中一个力。找准主动运动者, 分析导体棒的受力情况及导体棒运动，用法拉第电磁感应定律和楞次定律分析电动势大小和方向。然后分析电路中电学参量的“反作用”,即分析由于导体棒受到安培力,对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推理得出对电路中的电流有什么影响,最后定性分析出导体棒的最终运动情况. 线框的运动可分为进入磁场前、进入磁场中、完全进入磁场后
3、三个阶段,分析每个阶段的受力,确定运动情况. 运动的动态结构: 这样周而复始的循环,循环结束时加速度等于零,导体达到平衡状态. 从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律进行分析的基本方法是: 受力分析运动分析(确定运动过程和最终的稳定状态)由牛顿第二定律列方程求解. 特别提示 1.对电学对象要画好必要的等效电路图. 根据等效电路图,求解回路中电流的大小及方向. 内电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于 电源 . (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 内阻 ,其余部分是外电路. 判断感应电流和电动势的方向,都是利用“相当于电源”的部分根据右手定则或楞次定律
4、判定的.实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势,而内电路则相反. 在闭合电路中,“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样,等于路端电压,而不等于感应电动势. 2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图. 3.列出牛顿第二定律或平衡方程求解. 1）牛顿第二定律一般式：F- FA =ma=mv/t 2）在分析过程中要抓住a=0时速度v达到最大这一关键. 方法一: F-FA =0 方法二:Fv= FAv=E2/R=I2R 二、电磁感应的能量转化 导体棒或线框加速时，电流是变化的，不能直接用QI2Rt求解，因而能用能量守恒的知识解决。电磁感应现象的实质是不同形式的能量转化的
5、过程，理清能量转化过程，用“能量”观点研究问题，往往比较简单，同时，在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题时,要注意分析安培力做功的情况,因为安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”. 电磁感应现象的实质是其他形式的能 和 电能 之间的转化.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 做功 ,将 其他形式 的能转化为 电能 ,电流做功再将电能转化为 内能 . 求电阻发热方法总结 方法一:直接通过I2Rt 或U2/Rt 方法二: 从能量的观点着手,运用动能定理或能量守恒定律. 基本方法是: 受力分析弄清哪些力做功,做正功还是负功明确有哪些形式的能参与转化,哪些增哪些减由动能定理或
6、能量守恒定律列方程求解. 通过能量守恒求总发热( 即感应电流中产生的焦耳热等于电磁感应现象中其他形式能量的减少, 也等于安培力做的功，即Q=E他=FAS)后 ，再通过并联串联电路中各个电阻的关系求某电阻发热 求电荷量总结 方法一:直接通过 E/Rt n/R 或CU 或 It nesvt 方法二: 牛顿第二定律 BIL=ma=mDv/Dt BLq=mv 一般情况： F- FA =ma=mv/t Ft- FAt=mv Ft- BILt=mv Ft- BILt=mv Ft- BLq=mv 三、电磁感应中的电路问题与图像问题 电路问题 计算感应电动势E=Blv或E=Ft图象的初始条件,方向与正、负的对应,物理量的变化趋势与变化率大小, 进出磁场时物理量的增、减或方向正、负的转折点都是判断图象的关键. 特别提示 对图象的认识,应从以下几方面注意: (1)明确图象所描述的物理意义. (2)必须明确各种“+”、“-”的含义. (3)必须明确斜率的含义. (4)必须建立图象和电磁感应过程之间的对应关系. (5)注意理解:三个相似关系及其各自的物理意义: n-Dn- DnDBDF,B-DB-,F-DF- DtDtDt受力方向可由楞次定律直接确定
