Principio de inducción

⒈ Las condiciones de generación y la determinación de la dirección de la corriente inducida son preguntas frecuentes en el examen de ingreso a la universidad. Se debe prestar especial atención a la aplicación de la ley de Lenz. La palabra "obstrucción" es el núcleo de la ley de Lenz, y su significado se puede generalizar en tres expresiones: ⑴ Obstrucción del cambio del flujo magnético original (simplificado como el principio de "aumento en reversa y disminución en el mismo"); Obstrucción del movimiento relativo del conductor (simplificado como principio de "venir y negarse a ir y quedarse" ⑶Impedir el cambio de la corriente original (fenómeno de autoinducción);

⒉ La ley de inducción electromagnética de Faraday es el contenido central de la inducción electromagnética y uno de los puntos calientes en el examen de ingreso a la universidad. Este teorema proporciona cuantitativamente la fórmula de cálculo de la fuerza electromotriz inducida y resume la regla de que el tamaño de la fuerza electromotriz inducida es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético que pasa a través del bucle.

⑴ Según diferentes situaciones, se puede expresar como y varias situaciones.

⑵ Preste atención a las diferencias entre el flujo magnético φ, el cambio de flujo magnético Δφ y la tasa de cambio de flujo magnético.

⑶ Preste atención a la diferencia y conexión con ε=BLv. La v de este último puede ser la velocidad promedio o la velocidad instantánea.

⒊ La aplicación de la inducción electromagnética generalmente se divide en dos aspectos:

⑴ La aplicación integral de la inducción electromagnética y las leyes de los circuitos. La fuerza electromotriz inducida es principalmente equivalente a la fuerza electromotriz de la fuente de energía, y el conductor que genera la fuerza electromotriz inducida es equivalente a la resistencia interna. Los problemas restantes son el análisis de circuitos y la aplicación de la ley de Ohm en circuitos cerrados.

⑵ Aplicación integral de la inducción electromagnética y las leyes mecánicas. Se presta especial atención al análisis dinámico de este tipo de problemas.

Como se muestra en la figura, cuando un conductor colocado sobre un marco liso en un campo magnético se tira con fuerza constante, el conductor genera una corriente inducida debido al corte de las líneas del campo magnético y se ve obstaculizada por el amperio. fuerza f. La relación se puede expresar de la siguiente manera:

Supongamos que la masa del conductor es m, la resistencia del bucle del marco R permanece sin cambios y su ecuación de movimiento es

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Se puede observar que, a medida que aumenta la velocidad de corte v, la aceleración a del conductor disminuye. Cuando a=0, la velocidad alcanza el valor máximo, v=vmax, que es la velocidad del conductor cuando se mueve a una velocidad uniforme v=FR/B2L2.

En fenómenos de inducción electromagnética más complejos, a menudo implica resolver el problema del calor Joule. Sin embargo, desde la perspectiva, la corriente inducida es una variable y la fuerza en amperios también lo es. de conservación de energía, ¿cuánto trabajo realiza la fuerza en amperios?, ¿cuánta energía eléctrica se puede convertir en otras formas de energía? Siempre que el camino de conversión de energía sea claro, utilizar la conservación de energía para resolver problemas puede ahorrar muchos detalles. La resolución de problemas es simple y conveniente.

[Análisis de ejemplo de preguntas de la prueba]

La pregunta de ejemplo es como se muestra en la figura. El marco metálico CDEF fijado en la mesa horizontal está en un campo magnético uniforme verticalmente hacia abajo y. La varilla metálica ab se coloca sobre el marco, se desliza sin fricción. En este momento adeb forma un cuadrado con longitud de lado L. La resistencia de la varilla es r y se ignora la resistencia de las otras partes. Al principio, la intensidad de la inducción magnética es B.

⑴ Si t=0, la intensidad de la inducción magnética aumenta uniformemente, con un incremento de k por segundo mientras se mantiene la varilla estacionaria. Encuentre la corriente inducida en la varilla. Marque la dirección de la corriente inducida en el diagrama.

⑵ En el caso anterior (1), la varilla siempre se mantiene estacionaria ¿Cuál es la fuerza de tracción horizontal perpendicular a la varilla que debe agregarse al final de t=t1s?

⑶ Si la intensidad de la inducción magnética disminuye gradualmente desde el tiempo t=0, cuando la varilla se mueve uniformemente hacia la derecha a una velocidad constante v, no se generará corriente inducida en la varilla, entonces la intensidad de la inducción magnética debería ¿Cómo cambia con el tiempo (escribe la relación entre B y t)?

Análisis ⑴ Dado que la intensidad de inducción magnética del campo magnético aumenta uniformemente, y , se generan una fuerza electromotriz inducida y una corriente inducida en la estructura de alambre cuadrado con longitud de lado L. Según la ley de inducción electromagnética de Faraday. Por la ley de Ohm para circuitos cerrados. Según la ley de Lenz, se puede juzgar que la corriente inducida en la estructura de alambre va en sentido antihorario.

⑵ Al final de, la varilla ab todavía está estacionaria y su condición de fuerza es, y en este momento, entonces.

⑶ Cuando no se genera corriente inducida en la varilla, de acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday, Δt≠0, entonces Δφ=0, es decir, el flujo magnético total en el bucle permanece sin cambios, y el El flujo magnético en el instante t es . Por lo tanto.

Explicación Este ejemplo es una pregunta del examen de ingreso a la universidad de Shanghai de 2000.

Plantea el problema en ambas direcciones, aumentando y disminuyendo desde B0. La pregunta no es difícil, conceptual y relativamente novedosa. Es una buena pregunta para examinar las leyes de la inducción electromagnética.