电动势方向怎么判断,电动势是怎么产生的

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-26 08:10:43

1.电磁感应现象中电动势的产生分为两种:动生电动势和感生电动势。有的问题中两种都有,需要甄别。若两种都有需要分别考虑感应电流方向是否相同来确定回路电动势。若感应电流方向相同,总电动势为两种电动势的和;反之,总电动势等于两种电动势的差。不过两种电动势的和比较常见些。

2.易错点是确定是否有感生电动势,一定要注意题中磁感应强度B是随着坐标x变化,还是随时间t变化。

3.判断有几种电动势方法:可以假想如果金属棒不动看是否有电流,若有电流则有感生电动势

例1.如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里.某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动.金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计.求:金属棒所受外加水平恒力的大小

电动势方向怎么判断,电动势是怎么产生的(1)

解析:进入右侧磁场后金属棒切割磁感线,一定有动生电动势,电流方向为逆时针;若金属棒不动,回路中磁通量也有变化所以有感生电动势,根据楞次定律可判断其电流方向也为逆时针。所以总电动势为两种电动势的和。匀速运动,外力大小等于安培力。

电动势方向怎么判断,电动势是怎么产生的(2)

例2.如图甲所示,在倾角为θ的光滑斜面内分布着垂直于斜面的匀强磁场,其磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。质量为m的矩形金属框从t=0时刻静止释放,t3时刻的速度为v,移动的距离为L,重力加速度为g。在金属框下滑的过程中,下列说法正确的是

电动势方向怎么判断,电动势是怎么产生的(3)

解析:上题中0~t1时间内没有感生电动势,ab边和cd边有相同方向的动生电动势所以回路总电动势为0,t1~t3时间内ab边和cd边有相同方向的动生电动势,假象线框不动可以看出有电流,所以有感生电动势,电流方向为逆时针,ab边和cd边受等大反向的安培力,整个过程中线框安培力不做功,但有焦耳热产生,所以选AC。

例3.如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.15Ω的电阻相连.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.5T/m,x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5T.一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右运动,运动过程中电阻上消耗的功率不变.求:

(1)电路中的电流;

(2)金属棒在x=2m处的速度;

(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中安培力做功的大小;

(4)金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率.

电动势方向怎么判断,电动势是怎么产生的(4)

解析:上题中磁感应强度B随着坐标x变化,而不是随时间t变化,所以只有动生电动势没有感生电动势,判断方法同上。

变式训练.如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20 m,有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.02T/s。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨另一端滑动。求在t=0.6 s时金属杆所受的安培力。

电动势方向怎么判断,电动势是怎么产生的(5)

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