電磁感應(yīng)等效全電路

1、電磁感應(yīng)中的等效全電路在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，若電路是閉合的，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，這類電路問題與直流電路有著相同的規(guī)律，全電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的一些規(guī)律都可應(yīng)用。但在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，這個(gè)“電源”不象電池那么直觀，比較隱蔽，如果不加注意，就會(huì)出現(xiàn)一些不必要的錯(cuò)誤。例1 如圖1所示，L1與L2是套在同一鐵心上的兩個(gè)線圈，線圈L1與電源及變阻器相連，線圈L2與電阻R組成一閉合回路，當(dāng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí)，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)哪點(diǎn)高？A、B兩點(diǎn)電勢(shì)哪點(diǎn)高？解 由圖可知，電流從A點(diǎn)通過L1線圈流向B點(diǎn)，故UA>UB；由于滑片向右移動(dòng)，L1中電流減小，

2、向下的磁通量也減少，L2中的磁通量變化也應(yīng)是向下減少，根據(jù)愣次定律，故L2中電流方向應(yīng)由A通過L2流向，根據(jù)電流從高電勢(shì)流向低電勢(shì)的規(guī)律，故也有A>B。這里最后的結(jié)論UA>UB錯(cuò)了，主要原因是忽略了L2與L1的地位不同，L1在電路里是用電器，而L2是相當(dāng)于電源的導(dǎo)體，對(duì)電源來講，流出電流端“B”是正極，而流入端“A”是負(fù)極，故應(yīng)有UAUB，與L1兩端的判斷剛好相反。另外，在處理串、并聯(lián)關(guān)系時(shí)，如果不把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體作為電源來處理，則電路的串、并聯(lián)關(guān)系就會(huì)打亂，從而出現(xiàn)計(jì)算的錯(cuò)誤。例2 如圖2所示，平面上安放一個(gè)金屬圓環(huán)，過其圓心o在環(huán)上擱一根金屬棒ab，ab之長(zhǎng)恰等于圓

3、環(huán)的直徑D，ab可繞固定于o點(diǎn)的垂直環(huán)面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)a、b端始終與環(huán)保持良好的接觸，在o點(diǎn)和環(huán)之間再接上一根金屬棒oc，它的長(zhǎng)度等于環(huán)的半徑。以上金屬環(huán)和兩根金屬棒都是相同金屬絲制成的?，F(xiàn)垂直圓環(huán)面加上向紙內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。使ab繞o點(diǎn)以角速度順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)不受oc棒的影響，等到ab轉(zhuǎn)到如圖2所示位置時(shí)，求oc之間 的電勢(shì)差。解 當(dāng)ab順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割磁力線時(shí)，oa段與ob段都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則可知，oa段是a端為正極，ob段是b段為正極，兩段導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，設(shè)oa段、ob段電阻大小為r，則等效電路如圖3所示，且，由于a、b是等電勢(shì)的，故2R電阻中無電流流過，可進(jìn)一步把電路等效成圖4。則oc兩端電壓，故Uco在有些電磁感應(yīng)問題中，相當(dāng)于電源的那部分導(dǎo)線比較隱蔽，需仔細(xì)分析才不會(huì)找錯(cuò)。例3 如圖5所示，正方形線圈abcd繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過ad邊的固定軸oo勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，角速度為，已知正方形線圈每邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻值為R，現(xiàn)將a、d兩點(diǎn)通過阻值為R的電阻用導(dǎo)線連接，求通過電阻R的電流。解 金屬線圈abcd繞oo轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的是交流電，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為有效值為。下面要注意的是不能把整個(gè)金屬線圈abcd都看作是電源，這里切割磁力線的僅僅是bc邊，故這個(gè)電路的等效電路如圖6所示，其中電