【知识点详解】
1. 法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律是电磁学的基本原理之一,它描述了磁场变化如何产生电动势。定律表明,通过一个电路的感应电动势等于该电路中磁通量的变化率。具体公式为:E = -dΦ/dt,其中E是感应电动势,Φ是磁通量,t是时间。在题目中,金属框下落进入磁场,切割磁感线,导致ab边两端产生电势差,这正是法拉第电磁感应定律的应用。
2. 自感现象:自感是由于电路自身磁通量的变化引起电路中感应电动势的现象。当电路中的电流改变时,电路会产生自感电动势来阻碍电流的变化。题目中的"闪亮"现象就是由于断开开关时,电感线圈试图维持电流不变而产生的瞬时高电压导致的。
3. 涡流:涡流是金属物体内部产生的环形电流,当金属物体置于变化的磁场中,涡流会形成,产生热量。在焊接示例中,高频交变电流产生的磁场使待焊接工件中产生涡流,涡流在焊缝处集中,加热金属使其熔化,从而实现焊接。
4. 电磁阻尼:电磁阻尼是指在导体中产生电流时,由于电磁感应,导体会受到阻碍其运动的力,即安培力。在STM(扫描隧道显微镜)的振动衰减中,通过改变紫铜薄板的磁通量,产生感应电流,进而通过安培力抑制振动。
5. 安培力与楞次定律:楞次定律指出,感应电流的方向总是使得它产生的磁场效果阻碍引起感应电流的原因。在题目中,随着磁场B随时间t变化,金属丝线圈中感应出电流,由楞次定律确定电流方向,再由左手定则判断安培力的方向。
6. 电阻不计的金属棒在磁场中的受力:当一电阻不计的金属棒在磁场中运动时,若棒中的电流与磁场垂直,棒将受到安培力。在题目中,金属棒AO在磁场中绕平行于磁场方向的轴转动,由此计算出的安培力是棒运动的动力或阻力。
这些知识点都是高中物理中电磁感应部分的重点内容,涉及到法拉第电磁感应定律、自感现象、涡流的产生和应用、电磁阻尼、楞次定律以及安培力的计算等。在实际的解题过程中,需要结合这些概念来分析和解决问题。