题目内容

4.如图所示,一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮的导线制成,并各自形成闭合电路,匀强磁场布满整个方形线圈,当磁场均匀变化时,线圈和圆环中的感应电动势之比为4:π;感应电流之比为1:1;若磁场只布满圆环,则感应电动势之比为1:1.

分析 由题,匀强磁场均匀变化时,磁感应强度的变化率保持不变,线圈中产生恒定电流.根据法拉第电磁感应定律研究两个线圈中产生的感应电动势之比.根据电阻定律研究两个线圈电阻之比,再欧姆定律研究电流之比.

解答 解:设正方形的边长为2a.则根据根据法拉第电磁感应定律得,正方形回路中的感应电动势与内切圆中感应电动势之比为
    E1:E2=$\frac{△B}{△t}$(2a)2:$\frac{△B}{△t}$πa2=4:π
根据电阻定律得到,正方形回路中的电阻与内切圆的电阻之比为
    R1:R2=ρ$\frac{8a}{S}$:ρ$\frac{2π{a}^{2}}{S}$=4:πa
由欧姆定律得正方形回路中的感应电流强度I1与内切圆中感应电流强度I2之比为
    I1:I2=$\frac{{E}_{1}}{{R}_{1}}$:$\frac{{E}_{2}}{{R}_{2}}$=1:1
若磁场只布满圆环,那么穿过正方形的磁通量变化率与穿过圆环的磁通量变化率相同,则感应电动势之比为1:1,
故答案为:4:π,1:1,1:1.

点评 本题利用法拉第电磁感应定律、电阻定律和欧姆定律研究电磁感应现象中电流的关系,是常用的思路,常规题.

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