电磁感应现象中的I－t图像确定技巧.doc

电磁感应现象中的I－t图像确定技巧
贵州省仁怀市第四中学 黄远周（Q835619642）
电磁感应现象中图象的考查是高考的热点。在电磁感应现象中，常涉及磁感应强度B．磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即B—t图象、Φ—t图象、E—t图象I—t图象的考查深受高考命题专家的青睐，处理这类问题就注意：
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1、以上B、Φ、E、I等各量是有方向的，通常用正负表示。(具体由题告知或由楞次定律和右手定则判断)
2、以上各物理量的大小由法拉第电磁感应定律判断
3、需注意的问题：磁通量是否变化以及变化是否均匀、感应电动势(感应电流)大小以及是否恒定、感应电动势(感应电流)的方向、电磁感应现象产生的过程以及时间段.解答时先看正负，后定性分析，最后定量计算。本文以I—t图象的考查为例，小结这类问题求解的技巧。
[例1]如图1所示，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框。在t＝0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示i—t关系的图示中，可能正确的是（ ）

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图1

[例2] 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图2甲所示，磁场向上为正．当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是 (　　)
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图2

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[析]题目中有相应的文字和图像组成，例1 中只有一幅图，例2 中有两幅图，一幅图常告知的是切割磁感线运动的L或v，两幅图中告知的是B－t或Φ—t关系。在电磁感应现象中，由E－t关系导出I－t关系，同学们在做题时，牢记口诀“一幅L（或v）两幅k，注意（起始）方向和拐点。”意思就是说，如果题中只有一幅图的，就根据L（或v）的变化规律，两幅图的根据B（或Φ）在图像中的斜率变化规律，再由法拉第电磁感应定律得出E或I的变化规律，注意开始时是否从0开始，如果不是从0开始，那么它的正负是什么，另在什么时候突然有变化，即拐点在哪儿。由排除法可得答案。
[解答] 例1、题中只有一幅图，考虑L的变化规律。从答案四个选项中可看出方向都一样，本题可不考虑方向。
根据E＝BLv和I＝U/R可知：在电磁感应现象中，由E－t关系导出I－t关系，从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度L逐渐增大，感应电流从0开始也逐渐增大，排除A；如图2的初位置→图3的位置Ⅰ；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界，切割磁感线的有效长度不变，感应电流不变，即有段时间i不变，排除B；最后分析C、D中拐点部分，（这地方是学生易错点）如图3的位置Ⅰ→Ⅱ；当正方形线框下边部分离开磁场，上边尚未进入磁场过程中，线框切割磁感线的有效长度是逐渐减小而不是马上减小，因此，在这拐点上感应电流也逐渐减小，排除D。如图3的位置Ⅱ→Ⅲ；当正方形线框下边部分继续离开磁场，上边也进入磁场过程中，上下两边线框切割磁感线产生的感应电动势方向相反，感应电流减小得更快，当上下两边在磁场中长度相等，感应电动势为零，如图3的位置Ⅲ→Ⅳ；以后的过程与上述过程相反，故正确的选项为C。

例2、题中有两幅图，考虑k的变化规律。从答案四个选项中可看出方向不一样，本题必考虑方向。
根据法拉第电磁感应定律有：E＝n＝nS，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B－t图象中的斜率成正比，由图象可知：0～2 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，可排除A、B、D。答案为C。
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