1.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环.规定导体环中电流的正方向如图甲所示, 磁场向上为正.当磁感应强度B 随时间t 按图乙变化时,下列能正确表示导体环中感应电流 变化情况的是( )
答案 C 解析 根据法拉第电磁感应定律有:E =n ΔΦΔt =nS ΔB Δt
,因此在面积、匝数不变的情况下,感应电动势与磁场的变化率成正比,即与B -t 图象中的斜率成正比,由图象可知:0~2 s ,斜率不变,故形成的感应电流不变,根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值,2 s ~4 s 斜率不变,电流方向为逆时针,整个过程中的斜率大小不变,所以感应电流大小不变,故A 、B 、D 错误,C 正确.
2.匀强磁场的磁感应强度B =0.2 T ,磁场宽度l =4 m ,一正方形金属框边长ad =l ′=1 m , 每边的电阻r =0.2 Ω,金属框以v =10 m/s 的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感 线方向垂直,如图所示.求:
(1)画出金属框穿过磁场区的过程中,各阶段的等效电路图.
(2)画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的i -t 图线;(要求写出作图依据)
(3)画出ab 两端电压的U -t 图线.(要求写出作图依据)
解析 如图a 所示,线框的运动过程分为三个阶段:第Ⅰ阶段cd 相当于电源;第Ⅱ阶段cd 和ab 相当于开路时两并联的电源;第Ⅲ阶段ab 相当于电源,分别如图b 、c 、d 所示.
在第Ⅰ阶段,有I 1=E r +3r
=Bl ′v 4r =2.5 A. 感应电流方向沿逆时针方向,持续时间为t 1=l ′v =110
s =0.1 s. ab 两端的电压为U 1=I 1·r =2.5×0.2 V =0.5 V
在第Ⅱ阶段,有I 2=0,ab 两端的电压U 2=E =Bl ′v =2 V
t 2=l -l ′v =4-110 s =0.3 s 在第Ⅲ阶段,有I 3=E 4r
=2.5 A 感应电流方向为顺时针方向ab 两端的电压U 3=I 3·3r =1.5 V ,t 3=0.1 s
规定逆时针方向为电流正方向,故i -t 图象和ab 两端U -t 图象分别如图甲、乙所示.
答案 见解析。