李言立
山东省阳信县第二高级中学 山东省阳信县 251800
电磁感应中的图像问题大致可分为以下两类:(1)根据电磁感应现象发生的过程确定相关物理量的函数图像;(2)依据不同的图像分析电磁感应过程，确定相关的物理量．无论何种类型问题，都需要综合运用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则、安培定则等规律来分析相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标系中的范围，同时应注意斜率的物理意义．
电磁感应中图像问题的分析和处理方法:
1.解题关键:根据初始条件把握图像特点,注意正、负方向的对应变化范围, 分析相关物理量的函数关系, 分析物理过程的变化规律或是进出磁场的转折点是解决此类问题的关键.
2.解决图像问题的一般步骤:(1)明确图像的种类,常见的有B-t图像、Ф-t图像、E-t图像、I-t图像等;(2)分析电磁感应的具体过程;(3)用楞次定律或右手定则确定方向对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆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)画图像或判断图像.
下面就通过实例介绍电磁感应中常见的几种图像.
一、B-t图像
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A. 图①有感应电动势,且大小恒定不变
B. 图②产生的感应电动势一直在变大
C. 图③在0～t1时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍
D. 图④产生的感应电动势先变大再变小
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解析:金属棒PQ进入磁场前和出磁场后,不产生感应电动势,而在磁场中,由于匀速运动产生的感应电动势不变,故正确选项为A.
答案:A
四、I-t图像
电流的定义式
,这里所求的是电流的平均值,即
,因此在I-t图像中,“面积”表示通过导体横截面的电荷量.
例4、如图,边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框和虚线框的对角线共线.从t=0开始,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场,直到整个导线框离开磁场区域.用I表示导线框中的感应电流,取逆时针方向为正,则下列表示I-t关系的图线中,大致正确的是( )
解析:从t=0开始,线框的位移从0到
,导线框切割磁感线的有效长度线性增加,感应电流也线性增加,由楞次定律判断可知,感应电流方向为正;线框的位移从
,导线框完全在磁场中运动,无感应电流;线框的位移从
,导线框切割磁感线的有效长度线性减少,感应电流也线性减小,由楞次定律判断可知,感应电流方向为负,所以D正确.
答案: D