电磁感应中的图象问题
EB 3av,I 3Bav;
2
2R
x=a时,E=0,I=0;线框穿越两磁场边界时,线框
bc边进入磁场2的那部分切割产生的电动势与cd边在
磁场1中切割产生的电动势同向,而与bc边在磁场1中
切割产生的电动势反向;所以在位移由a→3a/2时,电
动势由0 → 3 B a v ;电流由0→ 3 B a v R
;电流方向为顺
时针;当位移由3a/2 →2a时,电动势由 3 B a v →0,
电流仍顺时针. 线框移出第二个磁场时的情况与进入第一
个磁场时相似. 由此可得,I—x图象应如图(b)所示.
【例5】一磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正。在
磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图所
示。现令磁感应强度B随时间t变化,先按下图中的oa图
线变化,后来又按bc和ad变化,令E1,E2, E3,分别表示这 三段变化过程中的感应电动势的大小,I1、I2、I3分别表 示对应的感应电流,则( )
A. El>E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向. B. El<E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向. C. E1<E2,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向 D.E2=E3, I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向
【例7】如图(l)所示,OO/和OPQ是位于同一水平面上
的两根金属导轨,处于竖直方向的匀强磁场中,磁感强 度为B,导轨OP与OO/成45o角,PQ与OO/平行,相距为 d,且足够长.一金属杆在t=0的时刻从O点出发,以恒 定的速度v沿导轨向右滑动,在滑动过程中,杆始终保持 与OO/垂直,且与两导轨接触良好,金属杆和导轨OO/的 电阻可以不计,OPQ有电阻,且每单位长度的电阻力R, 求在开始滑动后的任一时刻t,通过金属杆的电流强度i, 并在图(2)中的i—t坐标上定性地画出电流i随时间t变化 的关系曲线.
(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应 电流I随时间t变化的图象.(规定与图甲中线框的位置 相对应的时刻为t=0) (3)求线框匀速转动一周产生的热量.
R,今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动。并穿过图中
所示的匀强磁场B区域,若以X轴正方向作为力的正方向,
线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框
的作用力F随时间t的变化图线为图中的
B
【例3】一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,设 磁场方向向里为磁感强度B的正方向,线圈中的箭头为电 流I的正方向.线圈及线圈中感应电流I随时间变化的图线 如图所示,则磁感强度B随时间变化的图线可能是图中的 ( C、D)
【例4】如图(a)所示,一个边长为a,电阻为R的等边三 角形线框在外力作用下以速度v匀速地穿过宽度为a的两个 匀强磁场.这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相 反,线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直.取逆时
针方向的电流为正,试通过计算,画出从图示位置开始, 线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移X之间的函 数图象.
顺时针
如图(a),圆形线圈P静止在水平桌面上, 其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共 轴,Q中通有变化电流,电流随时间变 化的规律如图(b)所示,P所受的重力 为G,桌面对P的支持力为N,则[ A D]
A、t1时刻N>G。 B、t2时刻N>G。 C、t3时刻N<G。 D、t4时刻N=G。
Q中电流增大相当于Q向P靠近,P中感应电流要排斥Q。
当金属杆进人了PQ段后,感应电流的表达式说明随着 时间的延长,回路中感应电流在减小,当时间t→∞时回 路的感应电流 I2→0.回路中感应电流I1不变的时间为 t1 =d/v。由以上分析可作出回路中的感应电流随时间变 化的图线如图所示.
【例9】在图甲中,直角坐标系0xy的1、3象限内有匀 强磁场,第1象限内的磁感应强度大小为2B,第3象限 内的磁感应强度大小为B,磁感应强度的方向均垂直 于纸面向里.现将半径为l,圆心角为900的扇形导线框 OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动, 导线框回路电阻为R. (1)求导线框中感应电流最大值.
线框进入第一个磁场时,切割磁感线的有效长度在随位 移均匀变化.在位移由0→a/2过程中,切割的有效长度 由0增大到 3 a ,电流为逆时针;在位移由a/2→a时,
2
切割边bc和cd上产生的感应电动势在整个闭合回路中反 向串联,随着cd边上切割的有效长度变长,整个回路的 电动势由大变小,电流为逆时针;在x=a/2时;
如图,有理想边界的两个匀强磁场,磁感应强度均为0.5T, 两边界间距为0.1m,一边长为0.2m的正方形线框abcd由 均匀的电阻线围成,总电阻为0.4Ω,现使线框以2m/s的 速度从位置1匀速运动到2, (1)cd边未进入右边磁场时右边所受安培力的大小 (2)整个过程中线框所产生的焦耳热 (3)画出整个过程中线框a、b两点间的电势差随时间的 变化图象
电磁感应中的图象问题
【例1】如图所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构 成回路,导线所围区城内有一垂直纸面向里的变化的 匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导 线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图中哪一图线 所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的 磁场作用力( )
【例2】如图中 A是一个边长为L的正方形线框;由题图 可知 L=vt,产生的感应电动势为ε1=BLv=Bv2t.闭合回 路中的电阻为R1= 2 vtR,感应电流为
I1=ε1/Rl=Bv/ 2 R. 感应电流的表达式说明了当金属杆在OP上滑行时,闭 合回路中的感应电流是不变的,当金属杆进行了PO段 后,金属杆上的感应电动势不变,为ε2= Bdv.而回路 中的电阻R2=( d2+vt)R, 回路中的感应电流为I2=ε2/R2=Bdv/[( 2 d+vt)R].