拓展:本题中如果两环的平面与长直导线垂直,则无论长直导线中的电流如何变化环中的磁通量都不变化,环中均无感应电流,两环均不会因长直导线中的电流变化而运动。
例2 如图4-3-20 所示,一条形磁铁从线圈上方落下,试问,在磁铁接近线圈和离开线圈的两过程中,其加速度与重力加速度g的关系分别如何?
解析:当磁铁在上方落下接近线圈时,线圈中产生感应电流的原因是二者相互接近,其中所产生的感应电流的磁场必然将"阻碍二者的相互接近"。因而,它们间产生斥力,磁铁下落的加速度必小于g。当磁铁离开线圈继续下落时,产生感应电流的原因则是二者相互远离,此时线圈中产生感应电流的磁场必然是"阻碍二者相互远离",因而,它们间产生引力,故磁铁下落的加速度小于g。
拓展:上述的结论与磁铁的极性无关。由于磁铁都有两个极,所以在磁铁穿过线圈的过程中线圈中的电流一定会改变方向。假如磁铁先是N极插入则感应电流使线圈的上端出现N极,等到磁铁穿出线圈离开时一定是S极远离线圈,感应电流在线圈的下端产生N极,这时的电流方向肯定与前述的电流方向相反。
例3图4-3-21中A是一个边长为L的方形线框,电阻为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轴为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( )
解析:线框刚进入磁场时它右边的一条边切割磁感线产生感应电流,磁场对线框的作用力F阻碍线框向右的运动,磁场对线框的作用力F向负X轴方向;线框全部进入磁场开始磁通量不变,无感应电流磁场对线框的作用力F=0,线框的右边的一条边出了磁场,它的左边切割磁感线产生感应电流,磁场对线框的作用力F还是向负X轴方向, 所以磁场对线框的作用力F总是阻碍线圈