第 53 讲 电磁感应中的电路、图象问题考点一 电磁感应中的电路问题1．对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等。2．对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈；除电源外其余部分是外电路，外电路由电阻、电容器等电学元件组成。在外电路中，电流从高电势处流向低电势处；在内电路中，电流则从低电势处流向高电势处。3．分析电磁感应电路问题的基本思路4．电磁感应中电荷量的求解方法无论是回路中的磁通量发生变化，还是导体切割磁感线引起的电磁感应现象，在 Δt时间内通过导体横截面的电荷量的计算式为：q＝Δt＝Δt＝nΔt＝，即通过闭合回路某一横截面的电荷量仅与 ΔΦ、n 和回路电阻 R 有关，而与时间长短、磁场变化的快慢或导体运动的快慢无关。解决选择题或填空题时，可直接应用以上结论。为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置。如图所示，自行车后轮由半径 r1＝5.0×10－2 m 的金属内圈、半径 r2＝0.40 m 的金属外圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有 4 根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为 R 的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度 B＝0.10 T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为 r1、外半径为 r2、张角 θ＝。后轮以角速度 ω＝2π rad/s 相对于转轴转动。若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应。(1)当金属条 ab 进入“扇形”磁场时，求感应电动势 E，并指出 ab 上的电流方向；(2)当金属条 ab 进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；(3)从金属条 ab 进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差 Uab随时间 t 变化的 Uabt 图象；(4)若选择的是“1.5 V 0.3 A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度 B、后轮外圈半径 r2、角速度 ω 和张角 θ 等物理量的大小，优化小明同学的设计方案，请给出你的评价。解析 (1)金属条 ab 在磁场中切割磁感线时，平均速度＝ωE＝B(r2－r1)＝Bω(r－r)≈4.9×10－2 V根据右手定则，可得感应电流方向为 b→a。(2)通过分析，可得电路图如图所示。(3)设电路中的总电阻为 R 总，根据电路图可知R 总＝R＋R＝Ra、b 两端电势差Uab＝E－IR＝E－R＝E≈1.2×10－2 V设 ab 离开磁场区域的时刻为...
