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电学图像专题
电磁感应中常常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I随时间的变化的图像,即Bt图、Φt图、Et图、It图。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像,即Ex图和Ix图。
这些图像问题大体可分为两类:一、由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像例1、如图甲所示,由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R1abbccddal现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域,整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行.令线框的cd边刚与磁场左边界重合时tO,电流沿abcda流动的方向为正.
1在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象.2在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t变化的图象.
分析:本题是电磁感应知识与电路规律的综合应用,要求我们运用电磁感应中的楞次定律、法拉第电磁感应定律及画出等效电路图用电路规律来求解,是一种常见的题型。解答:1令I0Blv/R,画出的图像分为三段如下图所示t0~lviI0tlv~2lvi0t2lv~3lviI0
2令UabBlv,面出的图像分为三段如上图所示
f小结:要求我们分析题中所描述的物理情景了解已知和所求的,然后将整个过程分成几个小的阶段每个阶段中物理量间的变化关系分析明确最后规定正方向建立直角坐标系准确的画出图形
例2、如图所示,一个边长为a,电阻为R的等边三角形,在外力作用下以速度v匀速的穿过宽度均为a的两个匀强磁场,这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反,线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直,取逆时针方向为电流的正方向,试通过计算,画出从图示位置开始,线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象
分析:本题研究电流随位移的变化规律,涉及到有效长度问题解答:线框进入第一个磁场时,切割磁感线的有效长度在均匀变化在位移由0到a2过程
中,切割有效长度由0增到
3a2
;在位移由a2到a的过程中,切割有效长度由
3a2
减到0.在xa2时,,I3avB2R,电流为正.线框穿越两磁场边界时,线框在两磁场
中切割磁感线产生的感应电动势相等且同向,切割的有效长度也在均匀变化.在位移由a
到3a2
过程中,切割有效长度由O增到
3a2
。;在位移由
3a2

2a
过程中,切割有
效长度由
3a2
减到
0在
x3a2
时,I
3avBR电流为负.线框移出第二个磁场时的情
况与进入第一个磁场相似I一x图象如右图所示r
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