高中物理解题小技巧（20）—电磁感应现象原因与结果相互影响过程◎≡

电磁感应现象中原因与结果相互影响过程分析

发生电磁感应现象的条件是：磁通量发生变化（或者闭合导线切割磁力线）。

电磁感应现象产生的各类问题中，其本质的因果关系是：

磁通量发生变化（可能是闭合导线切割磁力线）△Φ，

（法拉第电磁感应定律，右手定则，）

→产生感应电动势ε

（欧姆定律）

→导线闭合产生感应电流I，

（楞次定律）

→导线中有感应电流I，在磁场中受到磁场力的作用F，

（左手定则）

→出现的现象可能是：

①感应电流与原磁场发生相互作用；

②感应电流受到磁场力以后，会发生各种运动。

（牛顿运动定律）

→由①和②出现的现象，对产生电磁感现象的原因有反作用，影响初始原因。

由此可见，电磁感应现象应该是高中物理中最复杂的物理现象之一，涉及到电磁感应现象、电路的知识、运动学的规律、牛顿运动定律等等，要求较高判断能力和分析综合能力。

例：如图所示，abcd是一边长为L、质量M的刚性正方形导线框，位于水平面内，bc边中串接有电阻R，导线的电阻不计，虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与线框的ab边平行，磁场区域的宽度为2L，磁感应强度为B，方向竖直向下．线框在垂直于ab边的水平恒定拉力F作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域。已知ab边刚进入磁场时,线框便做匀速运动,此时通过电阻R的电流大小为i。,

例题图

试在下图的i-x坐标上定性画出：从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，流过电阻R的电流i 随ab边的位置坐标x变化的曲线（设电流逆时针方向为正方向）．

例题i-x坐标

错解1、

磁场宽度2L，正方形金属框边长L

金属框以v匀速穿过磁场区

金属框从ab边进入磁场，直到cd边出磁场的时间为

t=（L+2L）/v=3L/V

（1）位移X在0-L线圈进磁场,

ab 边切割磁力线产生感应电动势，

线圈中有感应电流，方向adcba

i。=U/R=BLV/R

ab是电源，

a点的电势高于b点的电势

（2）位移X在L-2L 线圈完全进入磁场中，

ab和cd同时产生感应电动势，方向相反，

线圈中感应电流为0，

ab和cd都是电源。

（3）位移X在2L-3L, 线圈出磁场，

cd产生感应电动势,

线圈中有感应电流，方向cdabc

i=U/R=BLV/R

cd是电源，

d点的电势高于c点的电势

∴流过电阻R的电流i 随ab边的位置坐标x变化的曲线如下图

错解1

错解2、

磁场宽度2L，正方形金属框连长L

金属框以v匀速进入磁场区

金属框从ab边进入磁场，直到cd边出磁场

（1）位移X在0-L线圈进磁场,

ab 边切割磁力线产生感应电动势，

线圈中有感应电流，方向adcba

i。=U/R=BLV/R

ab是电源，

a点的电势高于b点的电势

ab受磁场力f=Bi。L

大小相等，方向与F相反

线框做以速度V匀速运动

（2）位移X在L-2L 线圈完全进入磁场中，

ab和cd同时产生感应电动势，方向相反，

线圈中感应电流为0，

ab和cd都是电源，

线框不受磁场力作用

但仍然受到水平恒定拉力F作用

线框做匀加速运动，初速度为V，末速度为V?.

V?＞V

（3）位移X在2L-3L, 线圈出磁场，

cd产生感应电动势,

线圈中有感应电流，方向cdabc

i=U/R=BLV?/R

i＞i。

cd是电源，

d点的电势高于c点的电

cd受磁场力f=BiL＞F

方向与F相反，

线框在f和F的作用下做减速运动，

由V?开始逐渐减小到V?时

线框出磁场，

此时电流为i=U/R=BLV ?/R

∴流过电阻R的电流i 随ab边的位置坐标x变化的曲线如下图

错解2

正解：

（1）进入磁场时，位移X在0-L

线圈中有感应电流，方向cdabc

作匀速运动，安培力f =F

i=i。

i。=U/R=BLV/R；

（2）全部进入时，位移X在L-2L

磁通量不变，无感应电流，

线框只受恒力F的作用，

线框作匀加速运动,

速度由V加速V ?

i=0；

（3）位移X在2L-3L,

ab边刚出磁场时的速度V?大于进磁场时的速度V，

i=U/R=BLV?/R

i＞i。 方向cdabc；

∴拉力F＜f，

线框作减速运动（加速度越来越小减速运动）；

线框全部出磁场时，

位移x=3l，速度为V ?，

V ?≥V

∴ f≥F， i≥i。；

因此，位移x在2L-3 L中有以下三种可能：

①线框在cd未出磁场时,速度已经减为V ?＝V

线框做速度为V的匀速运动出磁场

电流由i减为i。，然后保持i。不变；

②线框在cd边刚出磁场时,速度减为V ?＝V

电流由i减为i。；

③线框在cd边刚出磁场时速度仍然有V ?＞V

仍然电流i大于i。

∴通过R的电流i随ab边位置坐标x变化的曲线如图所示

正解

错解1的问题在于，将正方形线框通过磁场的过程，认为一直是个匀速运动的过程，忽略了，“水平恒定拉力F作用下”的条件，实际线框在磁场中有的加速运动和减速运动。

错解2问题在于，线框在磁场中减速运动的收尾速度，不是只有速度V一种情况。

正确的解法，要对整个过程全面分析，分析过程涉及到电磁感应现象、电流电路、运动学知识和牛顿运动定律，尤其是要对最后的减速运动做多种情况的考虑，才能得出正确的结论。