电磁感应中的电路问题 1.题型特点
在电磁感应现象中,闭合电路中磁通量发生变化(或部分导体切割磁感线),在回路中将产生感应电动势和感应电流。在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算,还可能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析。
2.解题思路
(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路。
(2)用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。
(3)画出等效电路图。注意分清内外电路。
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。
[例1] 如图所示,用相同的均匀导线制成的两个圆环a和b,已知b的半径是a的两倍。若在a内存在着随时间均匀变化的磁场,b在磁场外,M、N两点间的电势差为U;若该磁场存在于b内,a在磁场外,M、N两点间的电势差为多大?(M、N在连接两环的导线的中点,该连接导线的长度不计)
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:
―→―→―→
[解析] 磁场的变化引起磁通量的变化,从而使闭合电路产生感应电流。
由题意,磁场随时间均匀变化,设磁场的变化率为,a的半径为r,则b的半径为2r,线圈导线单位长度电阻为R0。
线圈a的电阻为Ra=2πrR0,线圈b的电阻为Rb=4πrR0。因此有Rb=2Ra。
磁场在线圈a中时,a相当于电源,根据法拉第电磁感应定律,电动势为Ea=πr2,
当磁场在线圈b中时,b相当于电源,所以
Eb=π(2r)2=4Ea,
U是a为电源时的路端电压,由闭合电路欧姆定律,