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用等效方法判感应电流方向

                              浙江兰溪三中施新民

在电磁感应中,引起闭合回路中磁通量变化的因素有:闭合回路面积S的变化、闭合回路所在处磁感应强度B的变化以及闭合回路与磁场相对位置(B与闭合回路所在平面间夹角θ)的变化。由于闭合回路的一部分导体切割磁感线而产生的感应电流的方向可用右手定则去判定,而由其它因素造成Φ变而引起的感应电流的方向则需用椤次定律去判定。其实,对于后一种情况,我们作些等效变换后,仍可用右手定则去判,且比椤次定律去判定更简明。
等效方法:对于磁感应强度B等因素变化而使闭合回路中磁通量增加的情况,可等效为磁感应强度B等其它因素均保持不变,而闭合回路的面积增大,即闭合回路的一部分导体向外(背离闭合回路中心)作切割磁感线运动;反之,对于闭合回路中磁通量减少的情况,可等效为闭合回路的部分导体向内作切割磁感线运动。然后,用右手定则判定这部分导体中的感应电流方向,从而确定闭合回路中的感应电流方向。

例1.如图1所示,电键K闭合,问:当变阻器R的滑动触头P向右滑动时,闭合线圈abcd中的感应电流方向如何?
[解析] 电键K闭合,导线AB中有电流通过,其产生的磁场在线圈abcd中的磁感线方向是垂直纸面向外的,如图2所示。当滑动触头P向右滑动时,R接入电路的阻值减小,AB中的电流强度增大,闭合线圈abcd中的磁场增强,穿过线圈abcd的磁通量增加。我们可等效为:闭合线圈abcd中的磁场不变,而线圈的面积增大,即某一条边(图2中画出的是ab边)向外作切割磁感线运动,用右手定则判出流过该边的感应电流方向(从a→b),就可推知闭合线圈abcd中的感应电流方向是a→b→c→d,即顺时针方向。

例2.如图3所示,矩形线圈abcd的正上方h高处有一条形磁铁,问在条形磁铁N极向下运动、靠近线圈的过程中,线圈中的感应电流方向如何?
[解析] 磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量增加,可等效为线圈的某一边向外做切割磁感线运动(例如cd边向右运动),用右手定则判出该边中的感应电流方向(从d →c),就可推知闭合线圈abcd中的感应电流方向为: d→c→b→a。

例3.如图4所示,矩形线圈abcd由实线位置转至虚线位置,试判定此过程中,线圈中的感应电流方向。
[解析] 线圈abcd由实线位置转至虚线位置,线圈中的磁通量减少,可等效为线圈不转,而面积减少,即某一边向线圈中心运动(例如ab边向右运动),就可用右手定则判出该边中的感应电流方向(从a→b),从而推知闭合线圈abcd中的感应电流方向是a→b→c→d。

例4.如图5所示,一个矩形闭合金属线圈A与一根轻杆B相连,轻杆上端O点处是一固定转动轴,转动轴与线圈平面垂直。线圈静止时恰位于蹄形磁铁的正中,线圈平面与磁感线垂直。在线圈由图中的虚线位置下摆至实线位置的过程中,线圈中的感应电流方向怎样?
[解析] 线圈由图中的虚线位置摆至实线位置的过程中,线圈中的磁通量增加,可等效为线圈不摆动,而面积增大,即某一边背离线圈中心运动(如图6中的ab边向下运动),就可以用右手定则判出该边中的感应电流方向(b→a),从而推知线圈中的感应电流方向为:d→c→b→a,即顺时针方向。






















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