电磁感应相关问题解题技巧分析

张卫星

【摘要】电磁感应综合问题涉及力学知识，例如牛顿运动定律、功、动能定理、动量和能量守恒定律等，以及電学知识，例如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等，题目解答具有一定的难度.本文基于高中物理电磁感应相关知识内容，以具体的习题为例，讲解高中物理电磁感应相关问题解题技巧，以此促进题目顺利解答，提升解题效率.

【关键词】高中物理；电磁感应；解题技巧

高中物理课程知识体系较为繁杂，电磁感应相关问题属于重要的教学模块之一，在电磁感应相关问题解题过程中，要求精准把握高中物理电磁感应的基本定义与定理，梳理并分析电磁学综合问题，掌握一定的解题技巧，实现正确解题，更好地理解电磁感应现象.

1 高中物理电磁感应相关问题解题技巧分析

电磁感应中的力与运动进行融合是一种较为常见的题目类型之一，在具体问题的解决中，包含诸多知识，具有一定的解题难度.

例1 磁场方向垂直于xOy平面向里，磁感强度沿x方向均匀增加，经过1cm增加量是1.0×10－4T，表示为ΔB/Δx=1.0×10－4T/cm.现有长L=20cm，宽h=10cm不变形的矩形金属线圈，沿x方向运动，速度设置为v = 20cm/s，如图1所示.求：

（1）计算图中线圈感应电动势E；

（2）线圈电阻R=0.02Ω时，计算线圈消耗电功率；

（3）给线圈施加一个多大的外力，能够使得线圈匀速运动？计算此时的机械功率.

解   （1）分析不同运动的表现特征与规律，磁通量的变化量为：

Δφ=hΔsΔB/ΔSL，时间为Δt=Δs/v，

根据法拉第电磁感应定律

E=Δφ/Δt=hvLΔB/Δx=4×10－5V.

（2）结合欧姆定律，可得感应电流

I=E/R=2×10－3A，

电功率P = IE =8×10－8W.

（3）机械功率P机 = P =8×10－8W.

例2 如图2，现有一个矩形管道，内部成分为水银，管道的外部材料为绝缘板，前后两壁是导体板，通过导线cd相连接.管道的相关参数表示如下：高度表示为a，宽度表示为b，长度表示为L.压强差表示为P，粘滞阻力f与速度成正比，即：f=kv.

（1）水银的稳定流速v1为多大？

（2）将管道置于匀强磁场中，磁感应强度为B，方向向上，磁场与绝缘壁垂直，此时水银的稳定流速v2又是多大？

解 （1）Pab=kv1，v1=Pab/k.

（2）感应电动势E=Bbv2，电阻R=ρb/aL，

由欧姆定律可得I=BaLv2/ρ.

结合平衡条件：Pab=BIb+Kv2，

因此v2=Pabρ/kρ+B2abL.

本题考查电磁感应中的电路问题和图象问题，感应电流方向，为感应电流磁场阻碍产生的磁通量变动情况，将这一理念置于题目之中进行求解.

例3 光滑水平面中有质量m=1kg的V型金属导轨abcd，间距L=1m.一电阻值R=0.5Ω的细导体棒MN垂直于导轨放置，在V型金属导轨内存在大小为B的匀强磁场.以V型导轨bc边初始位置为原点O建立坐标x轴，导体棒MN与导轨间动摩擦因数μ=0.2.在V型导轨bc边右侧存在垂直向下、大小B=0.5T的匀强磁场，t=0时，V型导轨bc边在F作用下开始运动，测经过时间t1=2s，撤去外力F，直至V型导轨静止.已知2s内外力F做功W=14.4J.如图3所示.不计其他电阻，忽略导体棒MN的重力，导体棒MN与导轨垂直且始终接触良好.求解：

2 结语

电磁感应现象是因磁通量变化而产生感应电动势的现象.电磁感应知识复杂，在高中物理中占有一定比重，相关题型较多，题目百变，为了顺利解题，要求能够掌握一些解题技巧，使得解题过程游刃有余，在精准把握电磁相关知识点的基础上，学会联合运用微元法、图象法等解题技巧，提升题目解题效率.