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时间:2018-11-08
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1、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.而在解决实际问题过程中由于对“磁通量”理解不全面,往往容易出错.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区域那么大,则穿过两闭合电路的磁通量是相同的,即Φ=BS2.图
2、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S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=BSsinθ可得,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1
3、有多种形式,主要有:(1)S、θ不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB·Ssinθ(2)B、θ不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS·Bsinθ[来源:Z+xx+k.Com](3)B、S不变,θ改变,这时ΔΦ=BS(sinθ2-sinθ1)[来源:Zxxk.Com]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,则此过程中通过线框的磁通量改变量的大小是( )图2A.BSB.BSC.BSD.2BS[来源:学
4、&科&网]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进,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的匀强磁场中,开始磁感应强度B垂直于矩形线框,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.答案 C1.(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,将它按图示方式(dcfe面水平)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
5、确的是( )图3A.通过abcd面的磁通量大小为L2BB.通过dcfe面的磁通量大小为L2BC.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L2B,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.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变化量的大小为( )图4A.0B.2BSC.2BS
6、cosθD.2BSsinθ答案 C解析 初始位置,平面abcd的有效面积为与B垂直的竖直投影面积Scosθ,其磁通量为BScosθ.将abcd绕ad轴转180°角后,其磁通量为-BScosθ.则穿过线圈平面的磁通量变化量的大小为ΔΦ=
7、Φ2-Φ1
8、=2BScosθ,故C正确.3.如图5所示,a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内,当线圈a中有电流I通过时,穿过它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc,则( )[来源:学。科。网]图5A.Φa<Φb<ΦcB.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<ΦbD.Φa>Φc>Φb答案 B解析 磁通量可以形象地理解为穿过回路的磁感线的条数;若该回路面积内有磁
9、感线穿进和穿出两种情况,可把磁通量理解为穿过回路的净磁感线条数.[来源:学科网ZXXK]当a中有电流通过时,穿过a、b、c三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一样多,向外的磁感线的条数c中最多,其次是b中,a中没有向外的磁感线,因此穿过闭合线圈的净磁感线条数a中最多,b中次之,c中最少,即Φa>Φb>Φc,选项B正确.4.边长L=10cm的正方形线框有10匝,固定在匀强磁场中,磁场方向与线框平面间的夹角θ=30°,如图6所示,磁感应强度随时间的变化规律为B=2+3t(
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