开关保持闭合,迅速移动滑动变阻器的滑片
4.归纳结论
只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。
1.自主思考--判一判
(1)有电流即生磁场。(√)
(2)有磁场即生电流。(×)
(3)静止的电荷周围也能产生磁场。(×)
(4)磁通量计算公式Φ=BS,可计算任何磁场的磁通量。(×)
(5)导体棒切割磁感线不一定产生感应电流,但若垂直切割,则一定产生感应电流。(×)
(6)穿过闭合回路的磁通量发生变化,一定产生感应电流。(√)
2.合作探究--议一议
(1)法拉第总结的引起感应电流的原因有哪些?
提示:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
(2)同一匀强磁场中两个面积不同的线圈,磁通量一定不同吗?
提示:不一定,当两个线圈与磁场方向的夹角不同时,磁通量可能相同。
(3)某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时,回路一定无感应电流吗?
提示:不一定,如果穿过闭合回路的磁通量正在变化,只是某一时刻磁通量为零,则回路中会产生感应电流。
磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算
1.对磁通量的理解
(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
(2)磁通量是标量,但是有正负。磁通量的正负不代表大小,只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正,则向外穿过这个面的磁通量为负。
(3)某面积内有相反方向的磁场时,分别计算不同方向的磁场的磁通量,然后规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量为负,求其代数和。
2.磁通量的计算
(1)B与S垂直时(匀强磁场中),Φ=BS。B指匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的面积。
(2)B与S不垂直时(匀强磁场中),Φ=BS⊥。S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影,S⊥=Ssin θ,称之为有效面积,如图甲所示。或者Φ=B⊥S。B⊥为磁感线B垂直线圈平面方向上的分量,B⊥=Bsin θ,如图乙所示。两者磁通量相等,Φ=BSsin θ。
3.磁通量的变化
磁通量的变化,大致可分为以下几种情况:
(1)磁感应强度B不变,闭合电路的面积S发生变化,如图a。
(2)闭合电路的面积S不变,磁感应强度B发生变化,如图b。
(3)磁感应强度B和闭合电路的面积S都不变,它们之间的夹角α发生变化,如图c。
[典例] 如图所示,有一垂直纸面向里的匀强磁场,B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm。现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C,圆心均处于O处,线圈A的半径为1 cm,10匝;线圈B的半径为2 cm,1匝;线圈C的半径为0.5 cm,1匝。问:
(1)在B减为0.4 T的过程中,线圈A和线圈B中的磁通量变化多少?
(2)在磁场转过30°角的过程中,线圈C中的磁通量变化了多少?
(3)在磁场转过180°角的过程中,线圈C中的磁通量变化了多少?
[思路点拨] 解答本题应把握以下三点:
(1)磁通量与线圈匝数无关。
(2)当线圈平面与磁场不垂直时,应分解B或取S在与B垂直的平面上的投影面积。
(3)磁感线反向穿过线圈平面时,Φ为负值。
[解析] (1)由题意知线圈B与线圈A中的磁通量始终一样,故它们的变化量也一样。
ΔΦ=(B2-B1)·πr2≈-1.26×10-4 Wb。
所以,线圈A和线圈B中的磁通量都减少1.26×10-4 Wb。
(2)对线圈C,Φ1=B·πr′2,
当磁场转过30°时,Φ2=B·πr′2cos 30°,
故ΔΦ=Φ2-Φ1=B·πr′2(cos 30°-1)