高中物理電磁感應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用解析

蒙之團(tuán)

摘 要：電磁感應(yīng)是高中物理的重點(diǎn)知識(shí)。為提高學(xué)生應(yīng)用電磁感應(yīng)知識(shí)解答物理習(xí)題的靈活性，促進(jìn)其物理解題能力的提升，應(yīng)注重結(jié)合具體問題為學(xué)生講解電磁感應(yīng)的具體應(yīng)用，深化其對電磁感應(yīng)知識(shí)理解的同時(shí)，使其掌握與積累相關(guān)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與技巧。

關(guān)鍵詞：高中物理;電磁感應(yīng);應(yīng)用;解析

高中物理電磁感應(yīng)部分涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，不僅要求學(xué)生準(zhǔn)確的記憶，更要能夠具體問題具體分析，實(shí)現(xiàn)靈活的遷移與應(yīng)用。教學(xué)中應(yīng)注重為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問題情境，剖析相關(guān)的應(yīng)用思路與過程，給學(xué)生帶來良好的應(yīng)用示范，鍛煉其思維的靈活性，使其在以后的應(yīng)用中少走彎路。

一、在基礎(chǔ)情境中的應(yīng)用

例1，在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖1所示，過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)椋?）

A.與ab邊平行，豎直向上

B.與ab邊平行，豎直向下

C.與ab邊垂直，指向左邊

D.與ab邊垂直，指向右邊

該問題較為常規(guī)，主要考查左手螺旋定則、左手定則、磁場疊加知識(shí)。通過講解該題目培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用電磁感應(yīng)知識(shí)解題的自信。運(yùn)用左手螺旋定則判斷出通電導(dǎo)線在c處的分磁場方向，由磁場的疊加原理，判斷出a、b在c處的總磁場方向。然后運(yùn)用左手定則判斷出c中通電電流在a、b合磁場中的安培力。由幾何知識(shí)可知分磁場在c處的磁場方向夾角為60°且大小相等，因此，合磁場方向平行于ab向下，由左手定則可知安培力的方向垂直ab方向指向左邊，選C。

應(yīng)用評(píng)價(jià)：根據(jù)電流方向判斷磁場方向、根據(jù)磁場判斷安培力的方向等是電磁感應(yīng)知識(shí)最為基礎(chǔ)的應(yīng)用。應(yīng)用時(shí)需熟練應(yīng)用左手螺旋定則、左手定則，并根據(jù)幾何知識(shí)、磁場疊加原理等做出正確的判斷。因磁場為矢量，因此疊加時(shí)遵循平行四邊形法則。

二、在電路情境中的應(yīng)用

例2，如圖2所示，導(dǎo)體桿op在作用于op中點(diǎn)且垂直于op的力作用下，繞o軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強(qiáng)磁場中以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ao間接有電阻R，桿和框架電阻不計(jì)，回路中的總電功率為P，則（ ）

A.外力的大小為2Br

B.外力的大小為Br

C.導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)的角速度為

D.導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)的角速度為

設(shè)導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為w，則導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的磁感應(yīng)電動(dòng)勢E=Br2w，I=E/R，則P=EI。設(shè)維持導(dǎo)體桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的外力為F，則P=，v=rw，聯(lián)立得到F=Br，w=，綜上可知正確選項(xiàng)為C。

應(yīng)用評(píng)價(jià)：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體圍繞某一點(diǎn)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用中點(diǎn)的線速度代替其切割速度，則其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BL=Br2w。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)所求問題，積極聯(lián)系相關(guān)知識(shí)，巧妙的設(shè)出相關(guān)參數(shù)，建立相關(guān)的參數(shù)方程進(jìn)行求解。

三、在新穎情境中的應(yīng)用

例3，用一段橫截面半徑為r，電阻率為ρ，密度為d的均勻?qū)w材料做成一個(gè)半徑為R（r<

A.此時(shí)在整個(gè)圓環(huán)中產(chǎn)生了（俯視）順時(shí)針的感應(yīng)電流

B.圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落

C.此時(shí)圓環(huán)的加速度a=

D.如果徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度vm=

圓環(huán)向下切割磁桿線運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知，圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向（俯視），A正確。再由左手定則可知圓環(huán)受到安培力方向向上，B項(xiàng)錯(cuò)誤。圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢為E=B·2πR·v，感應(yīng)電流I=E/R'，電阻R'==，得到I=，圓環(huán)受到的安培力為F=BI·2πR=圓環(huán)的加速度a==g-。圓環(huán)的質(zhì)量m=d·2πR·πr2，解得a=g-，C項(xiàng)錯(cuò)。當(dāng)mg=F時(shí)加速度a=0，速度最大vm=，D項(xiàng)正確。

應(yīng)用評(píng)價(jià)：應(yīng)用電磁感應(yīng)知識(shí)分析新穎問題需沉著冷靜，注重運(yùn)用右手定則、左手定則正確判斷感應(yīng)電流、安培力方向。同時(shí)，分析圓環(huán)的加速度、最大速度應(yīng)進(jìn)行受力分析，準(zhǔn)確把握圓環(huán)的受力情況，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)知識(shí)解答。圓環(huán)下落做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到重力與安培力平衡，加速度為零速度達(dá)到最大。

結(jié)束語

高中物理教材中的電磁感應(yīng)知識(shí)并不難掌握，但要想靈活應(yīng)用，正確解答相關(guān)問題并非易事，需要學(xué)生深入理解，把握電磁感應(yīng)本質(zhì)，才能以不變應(yīng)萬變。教學(xué)中為幫助學(xué)生樹立應(yīng)用自信，提高應(yīng)用的靈活性，應(yīng)做好相關(guān)問題情境的設(shè)計(jì)，通過應(yīng)用講解與評(píng)價(jià)，使其更好的掌握不同問題情境的解題思路以及解題注意事項(xiàng)。

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