#頭條創作挑戰賽#為你們分享【高中數學】磁通量問題全總結!給你們平??荚嚰爸锌紩r做題提供思路,希望對你們有所幫助。
在勻強磁場中,磁感應硬度B與垂直磁場方向平面的面積S的乘積,稱作穿過這個面的磁路量,即:
,在國際單位制中,鐵損量的單位是韋伯(Wb)。從磁感線角度覺得在同一磁場中,磁感線越密的地方,也就是穿過單位面積的磁感腰線數越多的地方,磁感應硬度B越大。因而B越大,S越大,穿過這個面的磁感腰線數就越多,鐵損量就越大。所以磁路量反映穿過某一面積的磁感腰線數的多少。
一、磁通量的正負問題
磁路量是標量,但有正負之分。磁路量的正負不代表大小,只反映磁路量是如何穿過某一平面的,若規定向里穿過某一平面的磁路量為正,則向外為負。尤其在估算磁路量變化時更應注意。
例1、在磁感應硬度為B的勻強磁場中,面積為S的線圈垂直磁場方向放置,若將此線圈翻轉180°,這么穿過此線圈的磁路量的變化量是多少?
解析:因為線圈發生了翻轉,穿過線圈平面的鐵損量情況相反。若規定開始時穿過線圈的鐵損量為正,則線圈翻轉180°后穿過線圈的鐵損量應為負,這么穿過線圈磁路量的變化量為
。同樣也可以規定末態時穿過線圈的磁路量為正,則
。
二、有效面積問題
定義式
中的面積S指的是垂直于勻強磁場方向的面積,假如平面跟磁場方向不垂直,應取垂直磁場方向上的投影面積,即為有效面積。
例2、如圖1所示,一個單匝線圈abcd水平放置,面積為S磁通量的單位是什么,當有一半面積處在豎直向上的勻強磁場中,磁感應硬度為B,當線圈以ab邊為軸轉過30°和60°時,穿過線圈的鐵損量分別是多少?
圖1
解析:當線圈分別轉過30°和60°時,線圈平面在垂直于磁場方向的有效面積相同,都等于
,所以磁路量相同,都等于
。
例3、一磁感應硬度為B的有界磁場,面積為S1,現有一面積為S2的線圈,垂直于磁場方向放置,如圖2所示,試求穿過線圈平面的磁路量是多少?
圖2
解析:在勻強磁場中,磁感應硬度B與垂直磁場方向平面的面積S的乘積,稱作穿過這個面的鐵損量,即
。定義中所說的穿過某一面的鐵損量是由穿過該平面的磁感腰線數多少決定。對于本題來說,因為磁場是有界磁場,且
,所以該平面的有效面積應為S1,與線圈面積無關。因而穿過線圈平面的鐵損量為
。
三、凈磁路問題
若穿過某一平面的磁感線既有穿出又有穿進時的磁路量,則穿過該平面的合磁路量為凈磁感線的條數,即凈鐵損。
例4、如圖3所示,B1垂直向里,B2垂直向外磁通量的單位是什么,且B1>B2,若圖中線圈面積為S,求穿過線圈的凈磁路量是多少?
圖3
解析:若規定向里穿過線圈的磁路量為正,則向外穿過線圈的磁路量應為負。所以穿過線圈的凈磁路量為
。
例5、如圖4所示,大圓導線環A圓通有電壓I,方向順秒針,另在導線環所在的平面里有一實線矩形區域B,它的一半面積在A環內,一半面積在A環外,試判定實線矩形區域B內的磁場的方向。
圖4
解析:在A環內磁場方向垂直紙面向里,A環外磁場方向垂直紙面向外。因為磁感線是封閉的曲線,所以在A環的內部及外部磁感腰線數相等,因為A外部的面積比內部面積大得多,則
。B圓面一半在A內一半在A外,可得
=B外S,因為穿過的方向不同,則凈磁路向里,所以B圓面內的磁場方向垂直于紙面向里。
四、多匝線圈問題
從定義中可以看出,穿過某一面積的磁路量是由穿過該面的磁感腰線數的多少決定的,與阻值無關。只要n匝線圈的面積相同,放置情況也相同,n匝線圈與單匝線圈的磁路量相同。
例6、一橫截面積為S、100匝的螺旋管,放置在平行于螺旋管軸線的勻強磁場中,磁感應硬度為B,則穿過此螺旋管的磁路量是多少?若拆除50匝,穿過此螺旋管的磁路量又是多少?
解析:在勻強磁場中,當螺旋管平面與磁場方向垂直時,各線圈的面積相同,放置情況也相同,則100匝、50匝的螺旋管和單匝線圈的磁路量相同,都為
。