電磁感應相關問題解題技巧分析

張衛星

【摘要】電磁感應綜合問題涉及力學知識，例如牛頓運動定律、功、動能定理、動量和能量守恒定律等，以及電學知識，例如電磁感應定律、楞次定律、直流電路知識、磁場知識等，題目解答具有一定的難度.本文基于高中物理電磁感應相關知識內容，以具體的習題為例，講解高中物理電磁感應相關問題解題技巧，以此促進題目順利解答，提升解題效率.

【關鍵詞】高中物理；電磁感應；解題技巧

高中物理課程知識體系較為繁雜，電磁感應相關問題屬于重要的教學模塊之一，在電磁感應相關問題解題過程中，要求精準把握高中物理電磁感應的基本定義與定理，梳理并分析電磁學綜合問題，掌握一定的解題技巧，實現正確解題，更好地理解電磁感應現象.

1 高中物理電磁感應相關問題解題技巧分析

電磁感應中的力與運動進行融合是一種較為常見的題目類型之一，在具體問題的解決中，包含諸多知識，具有一定的解題難度.

例1 磁場方向垂直于xOy平面向里，磁感強度沿x方向均勻增加，經過1cm增加量是1.0×10－4T，表示為ΔB/Δx=1.0×10－4T/cm.現有長L=20cm，寬h=10cm不變形的矩形金屬線圈，沿x方向運動，速度設置為v = 20cm/s，如圖1所示.求：

（1）計算圖中線圈感應電動勢E；

（2）線圈電阻R=0.02Ω時，計算線圈消耗電功率；

（3）給線圈施加一個多大的外力，能夠使得線圈勻速運動？計算此時的機械功率.

解 ? （1）分析不同運動的表現特征與規律，磁通量的變化量為：

Δφ=hΔsΔB/ΔSL，時間為Δt=Δs/v，

根據法拉第電磁感應定律

E=Δφ/Δt=hvLΔB/Δx=4×10－5V.

（2）結合歐姆定律，可得感應電流

I=E/R=2×10－3A，

電功率P = IE =8×10－8W.

（3）機械功率P機 = P =8×10－8W.

例2 如圖2，現有一個矩形管道，內部成分為水銀，管道的外部材料為絕緣板，前后兩壁是導體板，通過導線cd相連接.管道的相關參數表示如下：高度表示為a，寬度表示為b，長度表示為L.壓強差表示為P，粘滯阻力f與速度成正比，即：f=kv.

（1）水銀的穩定流速v1為多大？

（2）將管道置于勻強磁場中，磁感應強度為B，方向向上，磁場與絕緣壁垂直，此時水銀的穩定流速v2又是多大？

解 （1）Pab=kv1，v1=Pab/k.

（2）感應電動勢E=Bbv2，電阻R=ρb/aL，

由歐姆定律可得I=BaLv2/ρ.

結合平衡條件：Pab=BIb+Kv2，

因此v2=Pabρ/kρ+B2abL.

本題考查電磁感應中的電路問題和圖象問題，感應電流方向，為感應電流磁場阻礙產生的磁通量變動情況，將這一理念置于題目之中進行求解.

例3 光滑水平面中有質量m=1kg的V型金屬導軌abcd，間距L=1m.一電阻值R=0.5Ω的細導體棒MN垂直于導軌放置，在V型金屬導軌內存在大小為B的勻強磁場.以V型導軌bc邊初始位置為原點O建立坐標x軸，導體棒MN與導軌間動摩擦因數μ=0.2.在V型導軌bc邊右側存在垂直向下、大小B=0.5T的勻強磁場，t=0時，V型導軌bc邊在F作用下開始運動，測經過時間t1=2s，撤去外力F，直至V型導軌靜止.已知2s內外力F做功W=14.4J.如圖3所示.不計其他電阻，忽略導體棒MN的重力，導體棒MN與導軌垂直且始終接觸良好.求解：

2 結語

電磁感應現象是因磁通量變化而產生感應電動勢的現象.電磁感應知識復雜，在高中物理中占有一定比重，相關題型較多，題目百變，為了順利解題，要求能夠掌握一些解題技巧，使得解題過程游刃有余，在精準把握電磁相關知識點的基礎上，學會聯合運用微元法、圖象法等解題技巧，提升題目解題效率.