(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2;
(2)磁通量的变化量ΔΦ.
答案 (1)BSsin θ -BScos θ (2)-BS(cos θ+sin θ)
解析 (1)解法一:在初始位置,把面积向垂直于磁场的方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=Ssin θ,所以Φ1=BSsin θ.在末位置,把面积向垂直于磁场的方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′=Scos θ.由于磁感线从反面穿入,所以Φ2=-BScos θ.
解法二:如图所示,把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S的方向进行分解,得B上=Bsin θ,B左=Bcos θ
所以Φ1=B上S=BSsin θ,
Φ2=-B左S=-BScos θ.
(2)开始时B与线框平面成θ角,穿过线框的磁通量Φ1=BSsin θ;当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通量减少,当转动θ时,穿过线框的磁通量减少为零,继续转动至90°时,磁感线从另一面穿过,磁通量变为"负"值,Φ2=-BScos θ.所以,此过程中磁通量的变化量为
ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScos θ-BSsin θ
=-BS(cos θ+sin θ).
例2 如图4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:
图4
(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90°角的过程中,线圈C中的磁通量变化了多少?转过180°角呢?
答案 (1)A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10-4 Wb
(2)减少了6.28×10-5 Wb 减少了1.256×10-4 Wb
解析 (1)A、B线圈中的磁通量始终一样,故它们的变化量也一样.
ΔΦ=(B2-B)·πr2=-1.256×10-4 Wb