电磁感应中的动力学问题 通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用,从而引起导体速度、加速度的变化.
1.基本方法
(1)由法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.
(2)求回路中的电流.
(3)分析导体受力情况(包括安培力在内的全面受力分析).
(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.
2.电磁感应中的动力学临界问题
(1)解决这类问题的关键是通过受力分析和运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度为最大值、最小值的条件.
(2)基本思路是:导体受外力运动E=BLv,感应电动势感应电流,导体安培力―→合外力变化―→加速度变化―→速度变化―→临界状态―→列式求解.
如图11所示,线圈abcd每边长l=0.20 m,线圈质量m1=0.10 kg、电阻R=0.10 Ω,重物质量为m2=0.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感应强度B=0.5 T,方向垂直线圈平面向里,磁场区域的宽度为h=0.20 m.重物从某一位置下降,使ab边进入磁场开始做匀速运动,求线圈做匀速运动的速度.
图11
【解析】 线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g相互平衡,即F=F安+m1g ①
重物受力平衡:F=m2g ②
线圈匀速上升,在线圈中产生的感应电流I== ③
线圈受到向下的安培力F安=BIl ④