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    如图,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率
    △B
    △t
    =k,k 为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框.将方框固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中.求
    (1)导线中感应电流的大小;
    (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化.
    魔方格

    本题信息:物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “如图,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率△B△t=k,k 为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框.将方框固...” 主要考查您对

电阻定律、电阻率

磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则

法拉第电磁感应定律

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  • 电阻定律、电阻率
  • 磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则
  • 法拉第电磁感应定律

电阻:

1、定义:导体两端的电压和通过它的电流的比值叫做电阻,符号为R
2、定义式:
3、单位:简称欧,符号Ω。1Ω=1V/A
4、意义:描述导体对电流阻碍作用大小的物理量.电阻越大,同样电压下形成的电流越小

电阻定律:

1、电阻的定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻。
①定义式:R=U/I,单位:Ω。
②电阻是导体本身的属性,跟导体两端的电压及通过电流无关。
2、电阻定律的内容:在温度不变时,导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比。即R=ρL/S。

电阻率:

1、定义:ρ是反映材料导电性能的物理量,称为电阻率,和物体的材料、温度有关。
2、计算公式:
3、决定因素:
4、与温度的关系:由材料的种类和温度决定,与材料的长短、粗细无关。一般常用合金的电阻率大于组成它的纯金属的电阻率各种材料的电阻率都随温度的变化而变化:
①金属的电阻率随温度的升高而增大(可用于制造电阻温度计);
②半导体和电介质的电阻率随温度的升高而减小(半导体的电阻率随温度的变化较大,可用于制造热敏电阻);
③有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度的变化而变化(可用来制作标准电阻);
④当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零,成为超导体
5、单位:欧·米,符号Ω·m


的比较:



导体折叠、截取或拉伸后电阻的计算方法:

某导体形状改变后,因总体积不变,电阻率不变,当长度和面积变化时,应用来确定S和l在形变前后的关系,分别应用电阻定律即可求出l和S变化前后的电阻关系。在导体被折叠成n段时,导体的长度变成原来的,横截面积变成原来的n倍。截取时横截面积不变。几拉伸时若长度变为原来的n倍,则横截面积变为原来的;若横截面半径变为原来的时,截面面积变为原来的,长度是原来的n2倍:




安培力与洛伦兹力:




通电导线在安培力作用下运动方向的判定方法:

要判定通电导线在安培力作用下的运动,首先必须清楚导线所在位置磁场的分布情况,然后才能结合左手定则准确判定导线的受力情况,进而确定导线的运动方向。常用的方法如下: 1.电流元法
(1)同一磁场中的弯曲导线

把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手定则判定每段电流元受力的方向,然后判定整段导线所受合力的方向,从而确定导线的运动方向,如在图中,要判定导线框abcd的受力可将其分为四段来判定,若将导线框换作导线环时,可将其分为多段直线电流元。
(2)不同磁场区域中的直线电流当直导线处于不同的磁场区域中时,可根据导线本身所处的物理情景,将导线适当分段处理,如图甲中,要判定可自由运动的通电直导线AB在蹄形磁铁作用下的运动情况时,以蹄形磁铁的中轴线OO’为界,直导线在OO’两侧所处的磁场截然不同,则可将AB以OO’为分界点分为左右两段来判定。

2.特殊位置法因电流所受安培力的方向是垂直于电流和磁场所决定的平面的,虽然电流与磁场之间夹角不同时电流所受安培力大小不同,但所受安培力的方向是不变的 (要求电流从平行于磁场的位置转过的角度不超过 180)。故可通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置,然后判定其所受安培力的方向,从而确定其运动方向。如在上图甲中,初始位置磁场在平行于电流方向上的分量对电流无作用力,但一旦离开初始位置,此磁场分量就会对电流产生作用力,如上图乙所示。但此分量对电流在转动过程中作用力的方向不方便判定.可将此导线转过90,此时电流方向与该磁场分量方向垂直,用左手定则很容易判定出受力方向,如上图丙所示,
3.等效法
(1)从磁体或电流角度等效
环形电流可以等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立。将环形电流与小磁针相互等效时,它们的位置关系可以认为是小磁针位于环形电流的中心处,N、S极连线与环面垂直,且N、S极与电流方向遵从安培定则。如在图中,两通电圆环同心,所在平面垂直,要判定可自南转动的圆环,I2的运动情况,可将其等效为一小磁针。
(2)从磁感线分布情况的角度等效
根据要判定的电流或磁体所在处的磁感线分布,将其所在处的磁场等效为某一能够在该处产生类似磁场的场源电流或磁体,然后再用电流之间或磁体之间相互作用的规律来判定。如在图中,导线AB所在处的磁感线分布与位于其下方与纸面垂直的通电直导线在该处产生的磁感线类似(注意是类似而不是相同),所以可以将蹄形磁铁等效为一通电直导线进而进行判定。

4.结论法
当两电流之间或两等效电流之间发生相互作用时,可利用电流之间相互作用的规律直接判定,只是同前所述,此法应慎用。
(1)两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;
(2)两不平行的直线电流互相作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势。
5.转换研究对象法
定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受的合力及运动方向。如在图中要判定磁铁所受电流的作用力,可以分析磁铁对电流的作用力。


安培力作用下力学问题的解决方法:

由于安培力的方向总是垂直于电流方向与磁场方向决定的平面,即F一定垂直于B和I,但B和I不一定垂直。因此涉及安培力的问题常呈现于三维空间中,要解决这类问题,需从合适的方位将立体图改画为二维平面图,再通过受力分析及运动情况分析,结合平衡条件或牛顿运动定律解题。


法拉第电磁感应定律:




导体切割磁感线的两个特例:

的区别与联系及选用原则:



电磁感应中动力学问题的解法:

电磁感应和力学问题的综合,其联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力,因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系。
1.分析思路
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。
(2)求回路中的电流。
(3)分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向)。
(4)列动力学方程或平衡方程求解。
2.常见的动态分析这类问题中的导体一般不是做匀变速运动,而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态,故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。同时也要抓好受力情况和运动情况的动态分析,研究顺序为:导体受力运动产生感应电动势一感应电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零.导体达到稳定运动状态。

电磁感应中的动力学临界问题:

(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或最小值的条件。
(2)基本思路:


发现相似题
与“如图,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间...”考查相似的试题有: