解析 (1)前4s内磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1=S(B2-B1)=200×10-4×(0.4-0.2) Wb=4×10-3Wb
由法拉第电磁感应定律得
E=n=1000×V=1V.
(2)前5s内磁通量的变化ΔΦ′=Φ2′-Φ1=S(B2′-B1)=200×10-4×(0.2-0.2) Wb=0
由法拉第电磁感应定律得E′=n=0.
二、导体切割磁感线产生的感应电动势
1.垂直切割:导体棒垂直于磁场运动,B、L、v两两垂直时,如图3甲所示,E=BLv.
图3
2.不垂直切割:导体的运动方向与导体本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,如图乙所示,则E=BLv1=BLvsin_θ.
3.公式E=BLvsinθ的理解
(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论,通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势.
(2)式中L应理解为导体切割磁感线时的有效长度,即导体在与v垂直方向上的投影长度.如图4甲中,感应电动势E=BLv=2Brv≠Bπrv(半圆形导线做切割磁感线运动).在图乙中,感应电动势E=BLvsinθ≠BLv.
图4
(3)公式中的v应理解为导体和磁场间的相对速度,当导体不动而磁场运动时,同样有感应电动势产生.
深度思考
导体棒的运动速度越大,产生的感应电动势越大吗?
答案 导体棒切割磁感线时,产生的感应电动势的大小与垂直磁感线的速度有关,而速度大,垂直磁感线方向的速度不一定大.所以,导体棒运动速度越大,产生的感应电动势不一定越大.
例3 如图5所示,一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,已知ab=bc=L,当它以速度v向右平动时,a、c两点间的电势差为( )
图5