电磁感应中的力学知识归纳

万立华++石端明

在电磁感应中，感应电流在磁场中要受到安培力的作用，因此电磁感应问题总是伴随着力学问题而产生. 解决此类问题需要综合运用法拉第电磁感应定律、楞次定律以及相关的力学规律：力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、功能关系. 在电磁感应中的力学归纳主要有下面三个方面的契合点：

电磁感应与电路结合：切割运动的导体棒产生感应电动势，相当于电源.

电磁感应与力学结合：感应电流在磁场中受到的安培力影响着导体棒的加速度与速度.

电磁感应与能量结合：克服安培力做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程，安培力与其他力的合力做功改变物体的动能.

一、电磁感应中的力的平衡

根据法拉第电磁感应定律知[E=ΔBΔtS=kL22]

当细线刚要断时，有[mg=FA=BIL]

其中[I=ER=kL22R]，[B=kt]

联立以上各式，解得[t=2mgRk2L3]

点评 （1）均匀变化的磁场能在线圈中激发恒定的感应电流；（2）在磁场中受到的安培力参与导体框的平衡，且该力随[B]的变化而变化.

线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流为

[I=BlvR]③

因此线圈受到向下的安培力为[FA=BIl]④

联解①②③④式，得[v=（m2-m1）gRB2l2]

代入数据解得[v]=4m/s

点评 （1）导体在磁场匀速运动中产生感应电流的同时，本身也受到安培力的作用，由于速度不变化，导致安培力恒定，这使得整个系统处于平衡状态；（2）采用了隔离法. 对于系统而言，安培力属于系统外力.

二、电磁感应中的匀变速直线运动

例3 甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距[l]=0.20m，电阻[R]=1.0Ω；有……