等效替代法在電磁感應中的應用

（天津靜海一中 天津 256600）

一、等效替代法在電磁感應知識點教學中的步驟分析

在電磁感應的學習中，無論是感生電磁感應還是動生電磁感應，由于磁場和切割磁場的導體的運動情況的變化的影響，很容易影響我們對電路的判斷，因此，在我學習的過程中發現等效替代法在電磁感應中的應用尤為重要。等效替代法是在保證某種關系相同的前提下，將復雜的物理問題和物理過程用等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程代替來研究和處理的方法。等效替代法是我們同學們在學習物理過程中常用的方法。在我學習和解題的過程中，認識到巧妙地運用等效替代法能夠有效的將題目“化繁為簡”，輕松擊破。因此我逐漸總結出了一套比較完整的運用等效替代法處理問題的步驟：

1.分析題目考查點的本質特性。

2.在對本類知識點有較強的認識前提下，聯想并尋找適當的代替物。

3.思考替代物的特性及規律。

4.將替代物的規律運用到原題中。

5.利用替代物遵循的規律、方法求解。

等效替代法的理論分析步驟需要結合相應的實踐進行，在解答相應的物理電磁感應內容的基礎上，借助有效的電磁感應理論，從基礎內容出發，為完善有效的電磁感應內容及相應的發展思路進行分析，實現基于電磁感應教學內容的有效分析。

二、等效替代法在電磁感應教學中的應用

等效替代法經常被應用于物理實驗中測量電阻和測量力的性質，下面我將通過一道動生電磁感應的題目來探索等效替代法在電磁感應中的應用：

例題：如圖所示，足夠長的平行光滑導軌固定在水平面上，導軌間距為L=1m，其右端連接有定值電阻R=22?，整個裝置處于垂直導軌平面磁感應強度B=1T的勻強磁場中。一質量m=2Kg的金屬棒在恒定的水平拉力F=10N的作用下，在導軌上由靜止開始向左運動，運動中始終與導軌垂直。導軌及金屬棒的電阻不計，下列說法正確的是__________。

A.產生的感應電流方向在金屬棒中由a指向b。

B.金屬棒向左先做加速后減速運動直到靜止。

C.金屬棒的最大加速度為5m/s2。

D.水平拉力的最大功率為200W。

分析：此題的關鍵在于將運動的a看作電路中的電源的同時注意電路內電阻的問題。電阻問題如果分析不好則可能解題思路不清晰，遺漏重要得分點。這種情況下，可將外電路電阻看作電源內阻，將電源本身內阻與外電路中與問題無關的電阻合并，組成新的電源內阻，并且在電源總的電動勢不變的情況下，組成新的電源，即電源內阻為R(a)+R。原用等量代換的方法之后，考慮問題則清晰。

解答：A.金屬棒向左運動切割磁感線，根據右手定則判斷得知產生的感應電流方向由a到b，故A正確。

B.金屬棒所受的安培力先小于拉力，棒做加速運動，后等于拉力做勻速直線運動，速度達到最大，故B錯誤。

C.根據牛頓第二定律得：F=ma(B2L2v)/R，可知，棒的速度v增大，加速度a減小，所以棒剛開始運動時加速度最大，最大加速度為：a(m)=F/m=10/2=5，故C正確。

D.設棒的最大速廈為v(m)，此時a=0，則有：F=(B2L2v(m))/R，所以水平拉力的最大功率為：P(m)=Fv(m)=10x20W=200W，故D正確。故選：ACD。

三、結語

分析電路是我們在學習和做題時常常會遇到的比較棘手問題，某些外電路電阻經過我們分析之后常常是與電路電流無關的，僅僅起到迷惑我們的作用。如果我們能在分析電路問題中如電磁感應類型題目巧妙地運用等效替代法，則將簡化電路，大大降低題目的難度。通過等效替代法的合并、刪繁就簡，我們才能夠清除了眾多的干擾電器，繞過了糾結的條件，求得最終結果。因此，我們在學習和解題過程總要舉一反三，理解各知識點的聯系，才能將等效替代的思想巧妙靈活地運用，提高解題效率。