Question

2．用均勻?qū)Ь�做成的矩形線框長為0.3m，寬為0.1m，線框左側(cè)的$\frac{1}{3}$放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，當(dāng)磁場以每秒10T/s的變化率均勻增大時，線框中a、b兩點(diǎn)間電壓多大？哪點(diǎn)電勢較高？

Answer 1

分析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，求出感應(yīng)電動勢的大小，根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向，再通過閉合電路歐姆定律求出電流以及電勢差．

解答 解：題中矩形線框的左側(cè)的$\frac{1}{3}$部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，把左部分線框看成電源，其電動勢為E，內(nèi)電阻為r，
根據(jù)楞次定律，則會產(chǎn)生逆時針方向感應(yīng)電流，依據(jù)電源內(nèi)部的電流方向由負(fù)極到正極，
畫出等效電路如圖所示．

則a、b兩點(diǎn)間的電勢差即為電源的路端電壓，設(shè)l是邊長，且依題意知：$\frac{△B}{△t}$=10 T/s．
由E=$\frac{△∅}{△t}$ 得：
E=$\frac{△BS}{△t}$=10×$\frac{1}{3}$×0.3×0.1V=0.1 V
所以有：U=IR=$\frac{E}{R+r}$•R=$\frac{0.1}{2r+r}•2r$=$\frac{0.1×2}{3}$V=0.067 V，
由于a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，故有b點(diǎn)電勢高．
答：a、b兩點(diǎn)間電壓0.067 V，b點(diǎn)電勢較高．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，以及會運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，注意電源內(nèi)部的電流方向由負(fù)極到正極．