第44卷第1期广西物理GUANGXIPHYSICSVol.44No.12023208例析电磁感应中的能量问题*娄国华†（遵义市桐梓县第二高级中学，贵州遵义563200）摘要：电磁感应现象揭示了电与磁的相互关系和相互转化规律，推动了电磁学理论的发展，对如今的生活产生了全方位的影响。因此，电磁感应问题成为了高中阶段重要的知识点，也是高考中必考的知识点。因为电磁感应问题往往和力学问题紧密联系，必然也涉及能量的守恒与转化，解题过程中应用能量的观点解题是非常有效的方法之一。本文就以此为切入点，谈谈电磁感应中与能量相关的问题。关键词：电磁感应；力学；能量的守恒与转化中图分类号：TP79文献标识码：A文章编号：1003-7551(2023)01-0208-031例题引入1.1例题如右图所示，在竖直平面内存在一个矩形导线框和一个上下边界水平的匀强磁场。已知导线框水平边ab的长度L1＝1.0m，竖直边ad的长度L2＝0.5m，质量m＝0.2kg，阻值R＝2Ω，dc边距离磁场PP′边界的高度h＝0.7m；匀强磁场上下边界的距离为H(H＞L2)，磁感应强度B＝1.0T，方向垂直竖直面朝里。若导线框自由下落，在其dc边进入磁场后，ab边进入磁场前的过程中，某一时刻导线框的速度达到最大值。求导线框从开始下落到dc边恰好达到QQ′边界过程中，导线框克服安培力做的总功。1.2点拨这是一道典型的涉及能量转化的电磁感应问题，涉及的能有重力势能、动能和电能，其中电能是由于安培力做功产生的，由此根据能量守恒的观念即可求出导线框克服安培力做的总功。1.3分析与求解1.3.1运动分析根据题意，可知导线框在进入磁场前先在重力作用下做自由落体运动，这一阶段只涉及重力势能转化为动能；在dc边进入磁场那一刻开始，由于导线框中磁通量开始发生变化，其内部产生了感应电流，dc边在磁场中受到安培力作用，于是能量转化就变成了重力势能、动能和电能的相互转化。这里的难点是对动能变化的判断，而其是变大还是变小又取决于重力和安培力的大小关系，如果用运动学方法分析，过程相当复杂，所以解题的便捷方式就是应用能量观点[1]。1.3.2隐含条件分析由题意知“dc边进入磁场后，ab边进入磁场前的过程中，某一时刻导线框的速度达到最大值”，这里隐含的物理意义就是在导线框达到最大速度后到ab边恰好进入磁场这个过程中，导线框受力平衡，重力等于安培力，其做匀速直线运动。解：设导线框达到最大速度后到ab边恰好进入磁场这个过程中运动速度为v0，根据动能定理可得收稿日期：2022-07-10†通讯作者：254154498@qq.com图1...
