例谈电磁感应实际问题的求解

电磁感应现象是众多科学家经过长期的观察和思考，通过实验最终发现的物理现象。在现代科学技术中，利用电磁感应现象可以实现很多实际问题的求解。在高中物理学科的学习中，我们时常也会遇到一些与电磁感应现象相关的实际问题，如何求解此类问题呢？下面举例分析。

一、利用感应电流的产生条件完成对月球磁场的探测

情景描述：探月工程是我国航天事业中的一项标志性工程，在月球探测第三期工程中，利用机器人携带的探测分析仪器可以探测月球上磁场、电场、放射性分布等物理信息。月球磁场的性质是月球内部构造研究的重要依据。利用磁力仪和电子反射谱仪，可以测量月球的磁场强度和分布，根据电子反射谱仪测定的区域（包括月球雨海和澄海地区）月壳磁场的分布情况，通过观察反射系数，可以发现被观察区的磁场的磁感应强度绝大多数在1×10^-9 T-5×10^-9 T范围内。

例题：自2004年开始，中国正式开展月球探测工程。在近期开展的月球探测第三期工程中将对月球进行全面探测。若航天员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，请你帮他设计实验方案，并简述操作过程。

解析：要利用一只灵敏电流表和一个小线圈探测月球表面是否有磁场，则需运用的实验原理是感应电流的产生条件，即当穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生。因此实验步骤是将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，若电流表有示数，则可判断月球表面有磁场。

点评：本题联系“月球磁场探测”命题，考查考生灵活运用学过的理论分析研究新情景问题的探究能力，求解的关键是熟练掌握闭合回路内磁通量发生变化是产生感应电流的条件。

二、利用涡流修复金属制品裂纹、修补青铜器文物等

情景描述：电磁感应作用在金属内部感生的电流犹如水中漩涡，因此被称为涡流。利用涡流可修复金属制品裂纹、修补青铜器文物等。郑州金属设备厂生产的“金属工件修补机”通过对工件进行无热堆焊，可保证工件的完好性。涡流使金属裂纹处发热，进行焊接，电流充分渗透到工件材料中，产生极强的结合力，修复精度高，工作过程中无任何污染。

例题：图1所示是一块透明的玉石，它的中央有一个金属环，半径为r，电阻为R，由于当初制作时的问题，金属环表面有多处裂纹。现要在不破坏玉石的情况下，使金属环处于熔融状态，从而消去裂纹，且不影响观赏效果，可采用电磁感应加热的办法，为了减少热的传递对玉石造成的破坏，要求在△t时间内完成熔融。已知该金属环达到熔点需要吸收的热量为Q，不计热损失，则所加磁场的磁感应强度的变化率应为多少？

点评：本题以利用涡流修复金属制品裂纹为背景命题，对考生的建模能力提出了较高的要求。只要找到了磁感应强度与热量的联系式，就找到了求解本题的切人点。

总之，随着高考改革的不断推进，高中物理学科的命题多以生活生产中的实际问题为背景，这就要求同学们在平时的学习中要注意物理知识的综合应用，全方位联想，逐步培养自身的信息整合能力等综合素养。

作者单位：山东省单县第一中学