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第十一章 電磁感應(yīng)
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、感應(yīng)電動(dòng)勢、磁通量的變化率等基本概念，以及法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法，要求能夠從空間想象的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定律。用畫圖的方法將題目中所敘述的電磁感應(yīng)現(xiàn)象表示出來。能夠?qū)㈦姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的實(shí)際問題抽象成直流電路的問題;能夠用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析解決電磁感應(yīng)問題;會(huì)用圖象表示電磁感應(yīng)的物理過程，也能夠識(shí)別電磁感應(yīng)問題的圖像。
三、錯(cuò)解分析
在本章知識(shí)應(yīng)用的過程中，初學(xué)者常犯的錯(cuò)誤主要表現(xiàn)在：概念理解不準(zhǔn)確;空間想象出現(xiàn)錯(cuò)誤;運(yùn)用楞次定量和法拉第電磁感應(yīng)定律時(shí)，操作步驟不規(guī)范;不會(huì)運(yùn)用圖像法來研究處理，綜合運(yùn)用電路知識(shí)時(shí)將等效電路圖畫錯(cuò)。
例1 長為a寬為b的矩形線圈，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中垂直于磁場的OO′軸以恒定的角速度ω旋轉(zhuǎn)，設(shè)t= 0時(shí)，線圈平面與磁場方向平行，則此時(shí)的磁通量和磁通量的變化率分別是 [ ]
【錯(cuò)解】t=0時(shí)，線圈平面與磁場平行、磁通量為零，對(duì)應(yīng)的磁通量的變化率也為零，選A。
【錯(cuò)解原因】
磁通量Φ=BS⊥BS(S⊥是線圈垂直磁場的面積)，磁通量的變化ΔΦ=Φ2-Φ1，兩者的物理意義截然不同，不能理解為磁通量為零，磁通量的變化率也為零。
【分析解答】
實(shí)際上，線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變電動(dòng)勢e=εmcosωt=Babωcosωt。當(dāng)t=0時(shí)，cosωt=1，雖然磁通量
可知當(dāng)電動(dòng)勢為大值時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁通量的變化率也大，即
【評(píng)析】
弄清概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，是正確解題的前提條件。在電磁感應(yīng)中要弄清磁通量Φ、磁通量的變化ΔΦ以及磁通量的變化率ΔΦ/Δt之間的聯(lián)系和區(qū)別。
例2 在圖11-1中，CDEF為閉合線圈，AB為電阻絲。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向下滑動(dòng)時(shí)，線圈CDEF中的感應(yīng)電流在G處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向是“·”時(shí)，電源的哪一端是正極?
【錯(cuò)解】
當(dāng)變阻器的滑動(dòng)頭在上端時(shí)，電阻絲AB因被短路而無電流通過。由此可知，滑動(dòng)頭下移時(shí)，流過AB中的電流是增加的。當(dāng)線圈CDEF中的電流在G處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向是“·”時(shí)，由楞次定律可知AB中逐漸增加的電流在G處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向是“×”，再由右手定則可知，AB中的電流方向是從A流向B，從而判定電源的上端為正極。
【錯(cuò)解原因】
楞次定律中“感生電流的磁場總是要阻礙引起感生電流的磁通量的變化”，所述的“磁通量”是指穿過線圈內(nèi)部磁感線的條數(shù)，因此判斷感應(yīng)電流方向的位置一般應(yīng)該選在線圈的內(nèi)部。
【分析解答】
當(dāng)線圈CDEF中的感應(yīng)電流在G處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向是“·”時(shí)，它在線圈內(nèi)部產(chǎn)生磁感強(qiáng)度方向應(yīng)是“×”，AB中增強(qiáng)的電流在線圈內(nèi)部產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度方向是“·”，所以，AB中電流的方向是由B流向A，故電源的下端為正極。
【評(píng)析】
同學(xué)們往往認(rèn)為力學(xué)中有確定研究對(duì)象的問題，忽略了電學(xué)中也有選擇研究對(duì)象的問題。學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意這些研究方法上的共同點(diǎn)。