题目
尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中,通以相同变化率的磁通量,则环中:A. 感应电动势不同, 感应电流不同.B. 感应电动势相同,感应电流相同.C. 感应电动势不同, 感应电流相同.D. 感应电动势相同,感应电流不同.
尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中,通以相同变化率的磁通量,则环中:
A. 感应电动势不同, 感应电流不同.
B. 感应电动势相同,感应电流相同.
C. 感应电动势不同, 感应电流相同.
D. 感应电动势相同,感应电流不同.
题目解答
答案
D. 感应电动势相同,感应电流不同.
解析
考查要点:本题主要考查法拉第电磁感应定律及欧姆定律的应用,重点在于理解感应电动势与感应电流的区别。
解题核心思路:
- 感应电动势的决定因素:根据法拉第电磁感应定律,感应电动势仅由磁通量的变化率 $\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}$ 决定,与环的材料无关。
- 感应电流的决定因素:感应电流由电动势和环的电阻共同决定。电阻与材料的电阻率、尺寸相关,而铁和铜的电阻率不同。
破题关键点:
- 相同变化率:题目明确磁通量变化率相同,因此感应电动势相同。
- 材料差异:铁环和铜环的电阻率不同,导致相同电动势下感应电流不同。
感应电动势的分析
根据法拉第电磁感应定律:
$\mathcal{E} = -\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}$
题目中磁通量变化率 $\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}$ 相同,因此感应电动势相同。
感应电流的分析
感应电流由欧姆定律 $I = \frac{\mathcal{E}}{R}$ 决定,其中电阻 $R$ 与材料的电阻率 $\rho$、环的长度 $L$ 和横截面积 $A$ 满足:
$R = \rho \frac{L}{A}$
铁环和铜环尺寸相同($L$ 和 $A$ 相同),但铜的电阻率 $\rho_{\text{铜}}$ 远小于铁的 $\rho_{\text{铁}}$,因此:
$R_{\text{铜}} < R_{\text{铁}}$
在电动势 $\mathcal{E}$ 相同的情况下,铜环的电流更大:
$I_{\text{铜}} = \frac{\mathcal{E}}{R_{\text{铜}}} > I_{\text{铁}} = \frac{\mathcal{E}}{R_{\text{铁}}}$
因此感应电流不同。