感应电动势的计算公式
电磁感应定律的计算公式
电磁感应定律的计算公式
电磁感应定律的计算公式
电磁感应定律的计算公式
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,
ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}。
2)E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA为v或L 与磁感线的夹角。
{L:有效长度(m)},一般用于求瞬时感应电动势,但也可求平均电动势。
3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}。
4)E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^2)指的是L的平方}。
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)} 计算公式
△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t。
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}。
4.自感电动势E自
=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系。
电磁感应定律的计算公式
电磁感应定律的计算公式电磁感应定律的计算公式1.[感应电动势的大小计算公式]1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}。
2)E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA为v或L 与磁感线的夹角。
{L:有效长度(m)},一般用于求瞬时感应电动势,但也可求平均电动势。
3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}。
4)E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^2)指的是L的平方}。
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)} 计算公式△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t。
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}。
4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,Δt:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}。
△特别注意 Φ,△Φ ,△Φ/△t无必然联系,E与电阻无关E=n△Φ/△t 。
感应电动势计算公式nbsw推导
感应电动势计算公式nbsw推导感应电动势是指在闭合电路中,由于磁场的变化产生的电动势。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场穿过一个线圈时,线圈内的电流会发生变化,从而产生感应电动势。
感应电动势的计算公式是根据法拉第电磁感应定律推导得出的。
根据该定律,感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
具体来说,感应电动势等于磁通量的变化率与线圈的匝数之积。
磁通量是指磁场通过一个平面的总磁场量。
它的计算公式是磁感应强度与平面面积的乘积。
磁感应强度是指单位面积上的磁场强度,它的单位是特斯拉(T)。
磁通量的变化率是指磁通量随时间的变化率。
当磁场的强度发生变化时,磁通量也会随之变化。
磁通量的变化率越大,感应电动势的大小也越大。
线圈的匝数是指线圈中的圈数。
线圈的匝数越多,感应电动势的大小也越大。
感应电动势的计算公式可以表示为:ε = -N(dΦ/dt)其中,ε表示感应电动势,N表示线圈的匝数,dΦ/dt表示磁通量的变化率。
负号表示感应电动势的方向与磁场变化的方向相反。
根据这个公式,我们可以计算出感应电动势的大小。
首先需要测量磁场的变化率和线圈的匝数,然后将这些值代入公式中进行计算即可。
需要注意的是,在计算感应电动势时,要考虑磁场的变化率和线圈的匝数对结果的影响。
磁场的变化率越大,线圈的匝数越多,感应电动势的大小也就越大。
感应电动势的计算公式是理解和应用电磁感应现象的重要工具。
通过计算感应电动势,我们可以更好地理解电磁感应的原理,并应用于各种电子设备和技术中。
感应电动势的计算公式是根据法拉第电磁感应定律推导得出的,它可以用于计算在闭合电路中由于磁场的变化产生的电动势。
通过理解和应用这个公式,我们可以更好地理解和利用电磁感应现象。
电磁感应中电动势的计算方法
电磁感应中电动势的计算方法电磁感应是一种重要的物理现象,指的是导体在磁场中运动或磁场发生变化时产生的电动势。
电动势的计算方法涉及一些基础的物理公式和概念,下面将详细讨论几种常见的计算方法。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的重要定律之一。
该定律指出,当一个导体回路被磁场穿过,导体中将会产生感应电动势。
其计算方法可以通过以下公式表示:ε = -N(dφ/dt)其中,ε代表感应电动势,N代表匝数,dφ/dt代表磁通量的变化率。
以一个简单的例子来说明,考虑一个导线长度为L的直导线在均匀磁场B中运动,磁场垂直于导线。
在给定的时间t内,导线从一个位置移动到另一个位置,其速度为v。
那么,此时导线中的感应电动势可以通过法拉第电磁感应定律进行计算。
首先,我们需要计算导线中的磁通量。
在均匀磁场中,磁通量的计算公式为Φ = B*A,其中A代表导线的截面积。
在这个例子中,导线的截面积为A = L*d,其中d是导线的直径。
因此,磁通量可表示为Φ = B*L*d。
然后,在给定的时间间隔t内,导线的位置发生变化。
假设导线在t时间内移动的距离为Δx。
那么,磁通量的变化率可以表示为dΦ/dt = B*L*v,其中v = Δx/t。
最后,我们可以根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势ε。
代入公式可以得到ε = -N*(B*L*v/t) = -N*B*L*v/t。
二、利用楞次定律计算电动势除了法拉第电磁感应定律外,楞次定律也是计算电动势的重要定律之一。
楞次定律描述了电磁感应中的一个关键观点,即产生的感应电动势会使电流流过回路,进而产生磁场与原来的磁场产生反向作用。
利用楞次定律可以得到另一种计算电动势的方法:ε = -dΦ/dt在这个公式中,ε代表感应电动势,dΦ/dt代表磁通量的变化率。
通过楞次定律计算电动势的方法与利用法拉第电磁感应定律类似,只是计算公式不同。
例如,在上述的例子中,利用楞次定律计算感应电动势ε可以表示为:ε = -dΦ/dt = -dB*A/dt = -B*dA/dt = -B*d(L*d)/dt = -B*L*dv/dt = -B*L*v/t这与通过法拉第电磁感应定律计算出的感应电动势一致。
感应电动势跟磁通的方程式
感应电动势跟磁通的方程式
感应电动势是由磁场的变化引起的,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E的大小与磁通量的变化率成正比。
具体来说,感应电
动势E等于磁通量的变化率对时间的导数,即E = -dΦ/dt,其中E
表示感应电动势,Φ表示磁通量,t表示时间。
负号表示感应电动
势的方向遵循右手螺旋定则,即感应电动势的方向与磁通量的变化
方向相反。
另外,当磁通量Φ发生变化时,感应电动势E也会产生变化。
根据法拉第电磁感应定律,当闭合电路中存在感应电动势时,会产
生感应电流。
感应电动势E可以通过积分形式表示为E = -
∫(B·dl),其中B表示磁感应强度,dl表示磁场线的微元长度。
这个积分表示了沿闭合电路的路径对感应电动势的贡献。
总的来说,感应电动势与磁通量的变化率成正比,遵循法拉第
电磁感应定律,可以用E = -dΦ/dt表示。
同时,感应电动势还可
以通过积分形式表示为E = -∫(B·dl),用于计算闭合电路中的感
应电动势。
这些方程式描述了感应电动势与磁通的关系,对于理解
电磁感应现象具有重要意义。
感应电动势的计算公式
高中物理中关于感应电动势的计算公式有两个:E=△φ/△t和E= BLvsinθ。
对于这两个公式的真正物理含义及适用范围,有些学生模糊不清。
现就这一知识点做如下阐述。
(一)关于E=△φ/△t严格地说,E=△φ/△t不能确切反映法拉第电磁感应定律的物理含义。
教材中关于法拉第电磁感应定律是这样阐述的:电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
而表达式△φ/△t所表示的物理意义应为:磁通变化量与发生此变化所用时间的比值,这与磁通变化率是不能等同的,只有在△t →0时,△φ/△t的物理意义才是磁通量的变化率。
由于中学阶段没有涉及微积分,故教材用E=△φ/△t 来表示法拉第电磁感应定律是完全可以的。
但必须清楚:用公式E=△φ/△t求得的感应电动势只能是一个平均值,而不是瞬时值。
因为△和△t 都是某一时间段内的对应量而不是某一时刻的对应量,所以直接用此公式求得的E为△t时间内产生的感应电动势的平均值。
(二)关于E=BLvsinθ公式E=BLvsinθ是由公式E=Δφ/Δt推导而来。
此公式适用于导体在匀强磁场中切割磁力线而产生感应电动势的情况,实质是由于导体的相对磁力线运动(切割磁力线),使回路所围面积发生变化,使得通过回路的磁通量发生变化从而产生感应电动势。
可以认为公式E=BLvsinθ 所表示的物理意义是法拉第电磁感应定律的一种特殊情况。
用此公式求得的E可为平均值也可为瞬时值:若v为某时间段内的平均速度,则求得的E为相应时间段内的平均感应电动势;若v为某时刻的瞬时速度,则求得的E为相应时刻的瞬时感应电动势。
一般用此公式来计算瞬时感应电动势。
(三)例题分析如图1,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r, 导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两道轨间距为L。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt ( k为常数,且k>0),一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直。
电磁感应定律的计算公式
电磁感应定律的计算公式电磁感应定律的计算公式1.[感应电动势的大小计算公式]1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}。
2)E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA为v或L 与磁感线的夹角。
{L:有效长度(m)},一般用于求瞬时感应电动势,但也可求平均电动势。
3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}。
4)E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^2)指的是L的平方}。
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)} 计算公式△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t。
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}。
4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,Δt:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}。
△特别注意 Φ,△Φ ,△Φ/△t无必然联系,E与电阻无关E=n△Φ/△t 。
电机电动势公式
电机电动势公式
1. 电机感应电动势的基本公式。
- 对于直流电机,感应电动势公式为E = C_evarPhi n。
- 其中E为感应电动势,C_e是电动势常数,它与电机的结构有关(对于已经制造好的电机,C_e是一个定值),varPhi是每极磁通,n是电机的转速。
- 对于交流电机(以同步电机为例),感应电动势的有效值公式为E =
4.44fNk_wvarPhi。
- 这里E是感应电动势有效值,f是电源频率,N是定子绕组每相串联匝数,k_w是绕组系数(它考虑了电机绕组分布和短距对感应电动势的影响),varPhi 是每极磁通。
- 对于异步电机,感应电动势公式与同步电机类似,
E_1=4.44f_1N_1k_w1varPhi_m。
- 其中E_1是定子绕组感应电动势,f_1是定子电源频率,N_1是定子绕组每相串联匝数,k_w1是定子绕组系数,varPhi_m是气隙主磁通幅值。
高中物理电磁感应公式
高中物理电磁感应公式
高中物理电磁感应公式
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,
ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}
2)E=BLV垂(切割磁感线运动) {L:有效长度(m)}
3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}
*4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=
LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,∆t:所用时间,
ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}
注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;(3)单位换算:1H=103mH=106μH。
(4)其它相关内容:自感〔见第二册P178〕/日光。
感应电动势的5个公式
感应电动势的5个公式
感应电动势的5个公式:E=n△φ/△t,E=BLvsinθ,E=nBSω,E=BLVsinA,E=(ωL^2)/2。
感应电动势是在电磁感应现象里面既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
要使闭合电路中有电流,这个电路中必须有电源,因为电流是由电源的电动势引起的。
在电磁感应现象里,既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,产生感应电动势的那部分导体就是电源。
电磁感应与电动势的计算
电磁感应与电动势的计算电磁感应是物理学中重要的概念之一,指的是磁场变化引起的电流产生现象。
电动势则是产生电流的推动力,它是由电磁感应引起的。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律说明了磁场变化对电路中感应电动势的产生影响。
它可以总结为以下公式:ε = -ΔΦ/Δt其中,ε表示感应电动势,ΔΦ表示磁通量的变化量,Δt表示时间间隔。
根据该公式,我们可以计算出感应电动势的大小。
二、感应电动势的计算方法感应电动势的计算需要考虑磁通量的变化率以及电路的特性。
下面将介绍几种常见的计算方法。
1. 直线电动势计算在直线导线中,如果导线和磁场的夹角为θ,并且导线速度为v,磁感应强度为B,则感应电动势的计算公式为:ε = B * l * v * sinθ其中,l表示导线的长度。
通过这个公式,我们可以计算导线在磁场中受到的感应电动势。
2. 旋转电动势计算在旋转导线中,例如一个圆形线圈,如果线圈的半径为r,角速度为ω,则感应电动势的计算公式为:ε = B * A * ω其中,A表示线圈面积。
根据这个公式,我们可以计算旋转导线中感应电动势的大小。
3. 互感电动势计算在互感器中,我们需要考虑两个线圈之间的互感现象。
设第一个线圈的感应电动势为ε1,磁感应强度为B,面积为A1,通过的磁通量为Φ,则感应电动势的计算公式为:ε1 = -N * dΦ/dt其中,N表示线圈的匝数。
通过这个公式,我们可以计算互感感应电动势的大小。
三、实例演算举例来说,假设有一个半径为0.1m的圆形线圈,线圈中心沿顺时针方向以角速度10rad/s旋转,磁感应强度为0.5T。
根据上述计算公式,我们可以计算出该线圈受到的感应电动势。
首先,计算线圈的面积:A = π * r^2 = 3.14 * 0.1^2 = 0.0314m^2然后,根据旋转电动势的计算公式,计算感应电动势:ε = B * A * ω = 0.5 * 0.0314 * 10 = 0.157V因此,该圆形线圈在给定条件下受到的感应电动势为0.157V。
电机感应电动势公式
电机感应电动势公式电动势(也称为电源电压)是无线电波发射所必需的能量源,它能够驱动电流流经电线并能够产生无线电波。
电机感应电动势是衡量电机激发能力的量度,它可以用电机感应公式来计算。
电机感应公式表明,电机感应电动势是以对比机构为来源的计算结果,而不是根据某一具体的电机类型进行计算得出的。
电机感应电动势公式如下:Ek = K0 * F * N * (1 - B/N)其中,Ek表示电机感应电动势(V);K0表示感应动势系数;F表示磁通强度(A/m);N表示电机的极数;B表示电枢的阻尼系数(m/单位面积)。
在哪些情况下,电机感应电动势公式起着重要的作用?在电机综合选型中,就是需要用到这个公式。
电机感应电动势公式可以帮助我们准确地计算出电机感应电动势,从而选择最合适的电机类型,并确定最佳的设计参数。
电机感应电动势公式可以用来计算电机的极数、磁通强度、电枢的阻尼系数以及感应动势系数,因此,要想准确计算出电动势,就需要知道这些参数的值。
然而,由于电机结构复杂,需要准确测量磁通强度,电枢的阻尼系数,以及感应动势系数,以便准确计算出电动势,这些均为非常复杂的过程。
另外,在实际应用中,还需要考虑其他因素,如温度、湿度等,这些因素会对电机感应电动势的实际值产生影响,因此,在进行实验时,需要注意这些因素的影响,以便准确地计算出电动势。
电机感应电动势公式对于电机设计至关重要,它可以准确地计算出电机感应电动势,并帮助我们选择最合适的电机类型,从而确保电机性能的稳定性和可靠性。
此外,考虑到实际情况,需要考虑温度、湿度等其他因素的影响,以保证公式的准确性。
由此,可以看出,电机感应电动势公式是计算电机感应电动势的一个有效方法,它可以帮助我们精确计算出电机的核心参数,从而确保电机的正常运行。
线圈在磁场中转动感应电动势公式
线圈在磁场中转动感应电动势公式
我们要找出线圈在磁场中转动时的感应电动势的公式。
首先,我们需要了解一些关于磁场和线圈的基础知识。
当线圈在磁场中转动时,线圈中的电子会受到洛伦兹力的作用,从而产生电流。
这个电流就是我们所说的感应电动势。
感应电动势的大小与线圈的匝数、线圈的面积、线圈转动的速度以及磁场的强度有关。
感应电动势的公式为:E = nBSω
其中:
E 是感应电动势
n 是线圈的匝数
B 是磁场的强度
S 是线圈的面积
ω 是线圈转动的角速度
这个公式告诉我们如何计算线圈在磁场中转动时的感应电动势。
计算结果为:E = BSnomega
所以,线圈在磁场中转动时的感应电动势公式为:E = nBSω。
电磁感应中的电动势计算
电磁感应中的电动势计算电磁感应是一种通过改变磁场强度或者电流来产生电动势的现象。
电动势是指在导体中由于电磁感应而产生的电压。
在电动势计算中,有几个重要的关键因素需要考虑,包括导体的速度、磁场的变化率以及导体的几何形状等。
本文将详细探讨这些因素,并给出相应的计算方法。
首先,考虑一个导体在匀强磁场中以速度v运动的情况。
根据法拉第电磁感应定律,当导体切割磁感线时,产生的感应电动势大小正比于磁感线的变化率。
具体而言,感应电动势的大小可以通过以下公式计算:ε = -Bvl其中,ε表示电动势的大小,B表示磁场的强度,l表示导体在磁场中的长度,v表示导体的速度。
负号表示感应电动势的方向与运动方向相反。
从这个公式可以看出,当导体的速度越大或者导体的长度越长时,产生的电动势也会越大。
举个例子来说明这个计算方法。
假设一个导体以速度v=10 m/s在一个强度为B=0.5 T的磁场中移动,导体的长度为l=2 m。
那么根据上述公式,可以计算得到感应电动势的大小为:ε = -0.5 T * 10 m/s * 2 m = -10 V这意味着在该情况下,导体两端之间会产生一个电压为10伏的电势差。
在实际应用中,导体不仅可以以线性运动方式切割磁感线,还可以以旋转的方式来产生电动势。
以发电机为例,发电机中的转子会在磁场中以旋转方式运动,从而切割磁感线,产生电动势。
在这种情况下,要计算电动势的大小,需要考虑旋转的角速度。
假设转子以角速度ω旋转,转子的半径为r,并且磁场的强度为B。
那么感应电动势的大小可以通过以下公式计算:ε = -Bωr²其中,ε表示电动势的大小,B表示磁场的强度,ω表示角速度,r表示转子的半径。
同样,负号表示感应电动势的方向与运动方向相反。
举个例子来说明这个计算方法。
假设一个发电机的转子以角速度ω=100 rad/s 旋转,半径为r=0.5 m,磁场强度为B=1 T。
那么根据上述公式,可以计算得到感应电动势的大小为:ε = -1 T * 100 rad/s * (0.5 m)² = -25 V这意味着在该发电机中,产生的电动势大小为25伏。
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高中物理中关于感应电动势的计算公式有两个:E=△φ/△t和E= BLvsinθ。
对于这两个公式的真正物理含义及适用范围,有些学生模糊不清。
现就这一知识点做如下阐述。
(一)关于E=△φ/△t
严格地说,E=△φ/△t不能确切反映法拉第电磁感应定律的物理含义。
教材中关于法拉第电磁感应定律是这样阐述的:电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
而表达式△φ/△t所表示的物理意义应为:磁通变化量与发生此变化所用时间的比值,这与磁通变化率是不能等同的,只有在△t →0时,△φ/△t的物理意义才是磁通量的变化率。
由于中学阶段没有涉及微积分,故教材用E=△φ/△t 来表示法拉第电磁感应定律是完全可以的。
但必须清楚:用公式E=△φ/△t求得的感应电动势只能是一个平均值,而不是瞬时值。
因为△和△t 都是某一时间段内的对应量而不是某一时刻的对应量,所以直接用此公式求得的E为△t时间内产生的感应电动势的平均值。
(二)关于E=BLvsinθ
公式E=BLvsinθ是由公式E=Δφ/Δt推导而来。
此公式适用于导体在
匀强磁场中切割磁力线而产生感应电动势的情况,实质是由于导体的相对磁力线运动(切割磁力线),使回路所围面积发生变化,使得通过回路的磁通量发生变化从而产生感应电动势。
可以认为公式E=BLvsinθ 所表示的物理意义是法拉第电磁感应定律的一种特殊情况。
用此公式求得的E可为平均值也可为瞬时值:若v为某时间段内的平均速度,则求得的E为相应时间段内的平均感应电动势;若v为某时刻的瞬时速度,则求得的E为相应时刻的瞬时感应电动势。
一般用此公式来计算瞬时感应电动势。
(三)例题分析
如图1,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r, 导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两道轨间距为L。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt ( k为常数,且k>0),一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直。
在t=0时刻,金属导轨紧靠P、Q端,在外力作用下以大小为a的恒定加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=T时刻回路中的感应电动势大小。
1.易错解法1:t=0时穿过回路的磁通量:φ1=0
t=T时穿过回路的磁通量:φ2=BS=kT.aT2/2.L= ka LT3/2
T时刻回路中的感应电动势:E=Δφ/Δt=(φ2-φ1)/(T-0)=kaLT2/2
错解分析:题目要求计算t=T时刻的瞬时感应电动势,而公式
E=Δφ/Δt只能用于计算平均感应电动势,所以上述解法所得结果为0—T 时间段内回路的平均感应电动势而不是T时刻的瞬时感应电动势。
2.易错解法2:E=BLvsinθ= kT.L.aT.sin90o=ka LT2
错解分析:此解法求得结果为T时刻单由导体切割磁力线而产生的瞬时感应电动势大小,而忽视了B也是变化的。
在T时刻B是有变化趋势的,这个变化趋势导致回路磁通量有一个变化趋势,从而要产生一个感应电动势。
上述解法正是忽视了感应电动势导致错误。
3.正确解法:T时刻由于金属杆切割磁力线而产生的感应电动势:
E1=BLvsinθ = kT.L.aT.sin 90o= kaLT2
T时刻由于B变化而产生的感应电动势:
E2=Δφ/Δt=S.ΔB/Δt=aT2/2.L.(kT-0)/(T-0)= kaLT2 /2
由楞次定律可知不管B的方向是垂直桌面向里还是向外,E1、E2方向相同。
所以T时刻回路中的感应电动势:
E=E1+E2= 3kaLT2/2
[思路分析]本题给出的装置,若B不随t变化,当金属杆做切割磁力线运动时则金属杆中有感应电动势产生;若金属杆静止不动,磁场随时间变化则对金属杆和导轨构成的回路磁通量随时间变化,回路中也有感应电动势产生。
现金属杆在随时间变化的磁场中做切割磁力线运动,任何时刻,金属杆都在做切割磁力线运动;任何时刻,磁场的变化都引
起回路磁通量的变化。
所以,两种因素产生的感应电动势同时存在,回路中的感应电动势应包括这两部分电动势,可分别求得:对于由金属杆做切割磁力线运动而产生的感应电动势E1可将T时刻的B、v值代入公式E=BLvsinθ求得;对于由B变化而产生的感应电动势E2是由公式
E=Δφ/Δt间接求得的。
这是因为本例中的B是均匀变化的,仅由均匀变化的磁场产生的感应电动势是恒定的,所以T时刻由B均匀变化而产生的感应电动势在数值上等同于:金属杆静止不动,保持回路面积为T时刻时的回路面积不变即S= aT2/2.L,B由0均匀变化到kT过程中产生的感应电动势的平均值。
这个平均感应电动势可由公式E=Δφ/Δt求得。
(四)小结
1.公式E=Δφ/Δt适用于直接计算某时间间隔内感应电动势的平均值,也可间接用于计算由均匀变化磁场产生的感应电动势的瞬时值。
2.公式E=BLvsinθ一般适用于计算导体在匀强磁场中切割磁力线而产生的感应电动势的瞬时值。