高中物理 等效电路在电磁感应中的应用 专题辅导.doc

用心爱心专心116号编辑高中物理等效电路在电磁感应中的应用专题辅导浙江胡人华电磁感应问题往往与电路问题联系在一起，解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：1.用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；2.画等效电路图；3.运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解。例1固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略的铜线，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上（如图1所示），以恒定的速度v从ad边滑向bc，当PQ滑过的距离时，通过aP段电阻丝的电流强度是多大？方向如何？图1解析：PQ在磁场中切割磁感线产生感应电动势，闭合电路中有感应电流，可将电阻丝PQ视为有内阻的电源，电阻丝aP与bP并联，且，画出等效电路图如图2所示，这样就将问题转化为纯电路问题。图2根据题意，电源电动势外电阻总电阻总电流通过aP段的电流，方向由P到a。点评：这是电磁感应与电路结合的综合题，切割磁感线产生感应电动势的导体相当于电源，画出等效电路应用欧姆定律就可求解。例2半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a，，金属环上分别接有灯、，两灯的电阻均为，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。（1）若棒以的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′瞬时（如图3所示）MN中的电动势和流过灯的电流；图3（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环以为轴向上翻转，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为，求的功率。解析：（1）棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中的电动势等效电路如图4所示，流过灯的电流图4（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环以为轴向上翻转，半圆环中产生感应电动势，相当于电源，灯为外电路，等效电路如图5所示。图5感应电动势的功率。点评：本题不但考查了两种感应电动势的计算情况，而且进行了情景转化，拓展了思维，让同学们在比较中领会两种求解电动势及对电路的处理方法。例3如图6所示，带有两根幅条OC、OD的金属圆轮，在磁感应强度的匀强磁场中以角速度顺时针匀速转动，每根幅条长，电阻，在转轴和轮边缘各通过电刷与外电阻R相连，，其余电阻不计，求：图6（1）两个电刷间电动势；（2）画出等效电路，求电阻R上消耗的电功率。解析：此题相当于OD、OC两导线均以自身一端为轴，在垂直匀强磁场的平面内做匀角速度转动。（1）根据题意有用右手定则判定，O点电势低，D、C电势高且等电势，相当于两个电源并联。（2）等效电路如图7所示。图7回路中的电流强度则R上消耗的电功率。总之，在电磁感应问题中涉及电路的，应首先明确哪一部分相当于电源，再分析外电路是并联还是串联，画出等效电路，再分析电流的情况，利用电路相关知识求解，这样我们就把电磁感应问题转化为电路问题，求解更方便。针对练习：在磁感应强度为的匀强磁场中放一个半径的圆环导轨，上面搁有互相垂直的两根导体棒，一起以角速度逆时针匀速转动，圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻为，外接电阻，如图8所示，求：图8（1）每半根导体棒产生的感应电动势；（2）当电键S接通和断开时两电表示数分别为多少？（假定两电表均为理想电表）（温馨提示（1）每半根导体棒产生的感应电动势。（2）两根棒一起转动时，每半根棒中产生的感应电动势大小相等、方向相同（从边缘指向中心），相当于四个电动势和内阻相同的电池并联，则总电动势，总内阻。当电键S断开时，外电路开路，电流表示数为零，电压表示数等于电源电动势，为50V。当电键S接通时，全电路总电阻由闭合电路欧姆定律得电流强度（即电流表示数）此时电压表示数即路端电压（电压表示数）或。）