巧用“阻碍”分析电磁感应问题
作者:唐岑
来源:《中学生数理化·学习研究》2017年第02期
很多同学在学习高中物理选修3-2《楞次定律》这一新课时,感觉該定律太抽象,不会应用。通过不断努力,认真归纳总结,我发现可以巧用“阻碍”分析电磁感应问题。下面通过一些实例说明如何巧用“阻碍”,希望对同学们的学习能有所帮助。
例1如图1,两个同心导体环。内环中通有顺时针方向的电流,外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?方向如何?外环有收缩还是扩张的趋势吗? 解析:内环电流增大,因“阻碍”,故外环中的电流与内环电流反向,为逆时针。说明因电流反向即磁场反向,即磁通量反向,也就是阻碍磁通量的增大。
内环电流增大,磁通量增大,因“阻碍”,外环有扩张趋势,说明外环面积越大磁通量越小。
小结:本题可理解为电流的“增反减同”。
例2如图2,光滑平行金属导轨置于水平面上,AB、CD两导体直棒相互平行横置于导轨上,匀强磁场方向竖直向上,当导体棒AB向右移动时,CD将如何运动?
解析:导体棒AB向右移动时,磁通量减小的原因是面积减小,因“阻碍”,故CD棒向右运动,阻碍面积减小。
小结:本题中磁通变化原因是相对运动,因阻碍相对运动,则AB棒受到向左的安培力,阻碍其向右运动,由牛顿第三定律得CD棒受到向右的安培力而向右运动。本题可理解为“来拒去留”。
例3某同学设计了一个电磁冲击钻,其原理示意图如图3所示, 若发现钻头M突然向右运动,则可能是()。 A.开关S由断开到闭合的瞬间 B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.保持开关S闭合,变阻器滑片P加速向右滑动
D.保持开关S闭合,变阻器滑片P匀速向右滑动
解析:M离原绕圈越远磁通量越小,因“阻碍”,故原磁通量在增大,即原电流在增大,答案选A。
例4如图4所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将是()。
A.S增大,l变长 B.S减小,l变短 C.S增大,l变短 D.S减小,l变长
解析:当通电直导线中电流增大时,穿过环的磁通量增大,因“阻碍”,面积减小,环有下移的趋势。答案选D。
小结:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。而阻碍磁通量的增大,可以通过增加反向磁场来实现(即感应电流的磁场与原磁场方向相反);也可以通过增大距离来实现,也可以通过增大或减小面积来实现。在分析实际问题时,我们首先要判断磁通量的变化情况,然后巧用“阻碍”,找到阻碍方式即可解决问题。 作者单位:湖南省怀化三中高三(3)班