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- 2021-05-26 发布
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第1点 从三个角度理解“磁通量及其变化”
“磁通量及其变化”是学好电磁感应的一个突破口,直接关系到对楞次定律及法拉第电磁感应定律的学习与应用.下面从三个角度对该知识点进行剖析.
1.磁通量Φ的定义
磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,定义式为Φ
=BS.
(1)面积S是指闭合电路中包含磁场的那部分的有效面积.
如图1所示,若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直,面积分别为S1和S2,且S1>S2,但磁场区域恰好只有ABCD那么大,穿过S1和S2的磁通量是相同的,Φ=BS2.
图1
(2)如果面积S与磁感应强度B不垂直,可将磁感应强度B向着垂直于面积S的方向投影,也可以将面积向着垂直于磁感应强度B的方向投影.
特例: B∥S时,Φ=0;
B⊥S时,Φ最大(Φ=BS).
(3)磁通量与线圈的匝数无关.也可以简单理解为磁通量大小只取决于穿过闭合线圈的磁感线条数.
2.磁通量的方向
磁通量是标量,但有正负,若设初始时为正,则转过180°时为负.
说明:磁通量是标量,它的方向只表示磁感线是穿入还是穿出.当穿过某一面积的磁感线既有穿入的又有穿出的时,二者将互相抵消一部分,这类似于导体带电时的“净”电荷.
3.磁通量的变化ΔΦ
由公式:Φ=BSsin θ可得
磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有:
(1)S、θ不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB·Ssin θ
(2)B、θ不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS·Bsin θ
(3)B、S不变,θ改变,这时ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1)
可见磁通量Φ是由B、S及它们间的夹角θ共同决定的,磁通量的变化情况应从这三个方面去考虑.
对点例题 如图2所示,一水平放置的矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形线框以左边的边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量改变量的大小是( )
图2
A.BS B.BS
C.BS D.2BS
答案 C
解题指导 Φ是标量,但有正负之分,在计算ΔΦ=Φ2-Φ1时必须注意Φ2、Φ1的正负,要注意磁感线从线框的哪一面穿过,此题中在开始位置磁感线从线框的下面穿进,在末位置磁感线从线框的另一面穿进,Φ2、Φ1一正一负,再考虑到有效面积,故此题选C.又如:一面积为S的矩形线框放在磁感应强度为B的磁场中,开始磁感应强度B垂直矩形线框,当其绕某一条边转动180°的过程中,其磁通量的变化量ΔΦ=-2BS,而不是零.
1.(多选)如图3所示是等腰直角三棱柱,其中abcd面为正方形,边长为L,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法中正确的是 ( )
图3
A.通过abcd面的磁通量大小为L2·B
B.通过dcfe面的磁通量大小为L2·B
C.通过abfe面的磁通量大小为零
D.通过bcf面的磁通量大小为零
答案 BCD
解析 通过abcd面的磁通量大小为L2
B,A错误;dcfe面是abcd面在垂直磁场方向上的投影,所以磁通量大小为L2B,B正确,abfe面与bcf面都和磁场平行,所以磁通量都为零,C、D正确.故选B、C、D.
2.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右,一面积为S的矩形线圈abcd如图4所示放置,平面abcd与竖直方向成θ角.将abcd绕ad轴转180°角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为( )
图4
A.0 B.-2BS
C.-2BScos θ D.-2BSsin θ
答案 C
解析 初始时刻,平面abcd的有效面积为与B垂直的竖直投影面积Scos θ,其磁通量为BScos θ.将abcd绕ad轴转180°角时,其磁通量为-BScos θ.则穿过线圈平面的磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BScos θ.
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