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电磁感应中框类问题分类拓展剖析

2019-11-11

物理之友 2019年10期
关键词:磁场

(浙江省金华第一中学,浙江 金华 321015)

框类问题是电磁感应中的一类重要问题,往往以力、电磁为主线,考查电磁感应的主干知识。由于这类问题综合性强,涉及的物理过程复杂多变,近年来深受命题老师的青睐。在教学中发现许多学生在求解这类问题时常理不出头绪、抓不住要领,笔者结合多年教学实践,对这类问题的常考题型的求解思路分类剖析,以飨读者。

1 电磁感应中框类问题求解思路

线框类问题往往是力学和电磁学的综合问题,在解决这类问题时可先将这类问题进行分解,分解为电磁学问题和力学问题两部分,理出解题思路;然后再各个击破,分类求解。

1.1 基础模型

如图1所示,一正方形线框边长为L,每条边电阻为R,以某一初速度v0沿光滑水平面进入宽度为d(d>L)、磁感应强度为B、垂直纸面向里的有界匀强磁场中,分析线框的受力、运动和能量情况。

图1

1.2 电磁学分析

当线框切割磁感线运动时,切割磁感线的那条边相当于电源,其余部分相当于外电路,整个线框构成一个闭合回路,在上述基础模型中,当线框进入磁场过程中的电路结构如图2所示。

图2

图3

1.3 力学分析

如图3所示,当线框中有感应电流时,处在磁场中的cd边会受到安培力的作用。通过对线框进行受力分析和运动过程分析,可列出线框运动方程、动力学方程和能量方程等。

2 电磁感应中框类问题分类剖析

可将电磁感应中框类问题分为4类:与电路综合类问题、与图像综合类问题、与力学综合类问题和与能量综合类问题。

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