一、电磁感应的电路问题
1.基本方法
(1)确定电源:先判断产生电磁感应现象的那一部分导体,该部分导体可视为等效电源.
(2)分析电路结构,画等效电路图.
(3)利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等.
2.问题归类
(1)以部分电路欧姆定律为中心,包括六个基本物理量(电压、电流、电阻、电功、电功率、电热),三条定律(部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律),以及若干基本规律(串、并联电路特点等);
(2)以闭合电路欧姆定律为中心,讨论电动势概念,闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化.
3.常见的一些分析误区
(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向.因产生感应电动势那部分电路为电源部分,故该部分电路中的电流应为电源内部的电流,而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势.
(2)应用欧姆定律分析求解电路时,没有注意等效电源的内阻对电路的影响.
(3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析,特别是并联在等效电源两端的电压表,其示数应该是路端电压,而不是等效电源的电动势.
【例1】(2011·泰安模拟)(16分)两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内,导轨间距为L,电阻不计,M、M′处接有如图所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为C,长度也为L、电阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab运动距离为s的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q,求:
(1)ab运动速度v的大小;
(2)电容器所带的电荷量q.
【详解】(1)设ab上产生的感应电动势为E,回路中的电流为I, ab运动距离s所用时间为t,三个电阻R与电源串联,总电阻为4R,则E=BLv (2分)
由闭合电路欧姆定律有I= , (2分)
t=s/v (2分)
由焦耳定律有Q=I2(4R)t (2分)
由上述各式得v= (2分)
(2)设电容器两极板间的电势差为U,则有U=IR, (2分)
电容器所带电荷量q=CU (2分)
解得q= (2分)
二、电磁感应图象问题分析
1.图象问题的特点
考查方式比较灵活,有时根据电磁感应现象发生的过程,确定图象的正确与否,有时依据不同的图象,进行综合计算.
2.解题关键
弄清初始条件,正、负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进出磁场的转折点是解决问题的关键.
3.解决图象问题的一般步骤
(1)明确图象的种类,即是B-t图还是Φ-t图,或者E-t图、I-t图等.
(2)分析电磁感应的具体过程.
(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系.
(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式.
(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等.
(6)画图象或判断图象.