在三角形ABC区域中存在着磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,三边电阻均为R的三角形导线框abc沿AB方向从A点以速度v匀速穿过磁场区域.如图所示,ab =L,AB =2L,∠abc=∠ABC=90°,∠acb=∠ACB=30°.线框穿过磁场的过程中
A.感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向
B.感应电流先增大,后减小
C.通过线框的电荷量为
D.c、b两点的最大电势差为
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【详解】
线圈穿越磁场的过程中,磁通量先增加后减小,则根据楞次定律可知,感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,选项A正确;线框穿过磁场的过程中,切割磁感线的有效长度先增加、后减小,再增加,则感应电流先增加、后减小,再增加,选项B错误;根据,因进入和出离磁场时,磁通量变化相同,且感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,可知通过线框的电荷量为零,选项C错误;当线圈完全进入磁场时,c、b两点的电势差最大,最大为,选项D正确.
楞次定律与右手定则的关系:
“三定则一定律”的比较:
(1)电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程,电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用。因此要维持安培力存在,必须有 “外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能转化为电能。“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。当感应电流通过电器时,电能又转化为其他形式的能。
同理,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
(2)电能求解思路主要有三种:
①利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。
②利用能量守恒求解:其他形式能的减少量等于产生的电能。
③利用电路特征来求解:通过电源提供总能量IE或纯电阻电路中产生的焦耳热Q=I2RT来计算。
(3)基本解题思路
①明确研究对象(哪一部分闭合回路或哪一部分导体)和研究过程。
②对研究对象(运动的导体)受力分析,明确各个力的做功情况。
③分析研究对象的运动过程,明确各种能量的转化情况。
④选择恰当的规律列式求解。
(4)几种常用的功能关系
①导体所受的重力做功导致重力势能的变化:
②导体所受的合外力做功导致其动能的变化:
③导体所受的重力以外的力做功导致其机械能变化:
④滑动摩擦力做功导致系统内能增加: (指相对位移的大小)。
⑤安培力做功导致电能变化:克服安培力做的功等于电路中增加的电能,即。
说明此结论在电路中只有动生电动势时才成立,涉及感生电动势时此结论就不成立了。
广义的楞次定律:
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