金 红

(武汉市黄陂区第一中学　湖北 武汉　430300)



电磁感应教学中一个容易忽视的问题

金 红

(武汉市黄陂区第一中学湖北 武汉430300)

以一题为例，分析了电磁感应“切割情形”中，若同时伴有因磁场随时间变化导致的感生电动势作用，安培力所做功的值与回路产生的焦耳热不等的原因.

安培力做功 焦耳热 感生电动势

对电磁感应“切割情形”中的能量转化问题，我们常告诉学生：安培力做负功将有机械能转化为电能，安培力做正功电能将转化为机械能，而在纯电阻电路中电能会全部转化为焦耳热.安培力若做负功，可用回路中产生的焦耳热等量替代.学生们用该结论解题也屡试不爽，殊不知这些结论使用都有一定的条件限制.以下题第(3)问的解答为例说明其中的原因.

【例题】如图1所示，两平行金属导轨MN，PQ固定在绝缘水平面上，两导轨之间距离L=1 m，图中MP，AB，CD，EF之间的距离也均为L=1 m，导轨MN，PQ和连接线MP单位长度电阻均为R0=0.1 Ω，虚线AB右侧空间存在匀强磁场，方向竖直向下，且磁感应强度大小随时间的变化关系为Bt=(0.2+0.1t) T，导体棒开始时在外力作用下静止于CD处，若导体棒的电阻不计，求：

图1

(1)通过导体棒的电流大小和方向；

(2)若导体棒在外力作用下以2 m/s的速度匀速向右运动，在t=0时刻刚好经过CD处，则此时导体棒所受的安培力为多大；

(3)在第(2)问的情境下，导体棒从CD匀速运动到EF的过程中安培力做的功为多少.

分析与探讨：(1)、(2)略.

(3)t时刻穿过回路的磁通量

Φ=BtSt

式中

Bt=(0.2+0.1t) T

St=L(L+vt)=(1+2t) m2

根据法拉第电磁感应定律

t时刻回……