如何理解感应电动势大小

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高二物理课本中提到,在电磁感应现象中,只要回路的磁通量发生变化,就产生感应电动势。如果回路还是闭合的,那么才能产生感应电流。如何理解感应电动势?下面无忧物理学习网就感应电动势知识点归纳如下。

理解这句话,包括三个方面意思:

  1. 不管回路是否闭合,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势;
  2. 产生感应电动势那部分导体相当电源,导体的电阻相当于电源的内阻;
  3. 如果回路是闭合的,才产生感应电流。也就是说,感应电流除了跟电动势有关,还跟回路电阻有关。

因此,反映电磁感应现象的本质是电动势。

感应电动势三个表达式

1、平均感应电动势

内容:电路中感应电动势的大小,与穿过这一回路的磁通量变化率成正比关系。

公式:E= nΔΦ/Δt(这就是平均感应电动势)。

式中,n表示线圈匝数;ΔΦ/Δt表示磁通量的变化率;ΔΦ表示磁通量的变化量。

注意;

  1. 感应电动势与磁通量变化率成正比,而与磁通量变化量没有关系;
  2. 线圈磁通量变化有三种常见形式:
  3. 只有磁感应强度变化,则:E= nΔΦ/Δt= nsΔB/Δt
  4. 只有面积发生变化,则:E= nΔΦ/Δt= nBΔs/Δt
  5. Bs都发生变化,则:E= nΔΦ/Δt= n(Φ21)/Δt
  6. 结合图象求解平均感应电动势
    a、;Φt图象
    如下图所示,穿这鞭线圈的磁通量随时间变化关系图,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是(   )

    如何理解感应电动势大小

    A.02s

    B.24s

    C.45s

    D.510s

    这类题目实际上就是理解平均感应电动势公式的理解。如果我们能理解ΔΦΔt图象的倾率含义,便可以迎难而上。

    实际上,这类题目斜率|K|=E,所以只要能求出各个时间段斜率就是相应时间内感应电动势。

    易判断出02sk=2.526sk=-5510sk=1,注意取绝以值表示感应电动势。

    bBt图象

    一个面积S=4×10-2 m2、匝数n=100匝的线圈,放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,则下列判断正确的是()

    如何理解感应电动势大小

    A.在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化率等于—0.08 Wb/s

    B.在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零

    C.在开始的2s内线圈中产生的感应电动势等于—0.08 V

    D.在第3s末线圈中的感应电动势等于零

    如果磁场是变化的,而线圈面积不变,可以将平均感应电动势化简得:

    E= nΔΦ/Δt= nsΔB/Δt

    所以如果作出Bt图象,如上图所示,可以知道Bt图象的斜率k=ΔB/Δt,此是平均感应电动势就变成:

    E= nsΔB/Δt=nsk

    因此,02s内磁通量变化率为:ΔΦ/Δt=sk=0.04x(—2)wb/s=—0.08 Wb/sA正确,B错误;

    开始的2s内,感应电动势E=nΔΦ/Δt=100x0.08V=—8V,则C错误;

    3s内感应电动势不变,k=ΔB/Δt=2,则E=nsΔB/Δt=100x0.04x2V=8V,则第3s任意瞬间电动势都是8VD错误。

    答案:A

    2、瞬时感应电动势

    部分导体做平动切割磁感线时,感应电动势的大小为:E=BLvsinθ,式中v指的是瞬时速度。

    如何理解感应电动势大小

    (1)θ=900时,即υ⊥B时,E=BLv(导体棒垂直切割磁场)

    (2)θ=00时,即B//vE=0(导体棒不切割磁场)

    3、匀速转动产生的平均感应电动势

    如果导体绕某点做匀速圆周运动,此时产生的感应电动势为:E=ΔΦ/Δt=Bl2ω/2,该表达式为平均感应电动势。推导过程如下:

    如何理解感应电动势大小

    由于导体棒在转动,导体棒上每一点速率都不一样,棒末端速度最大v=ωl,而圆心处棒速度为0,则产生的感应电动势为:E=BL(v+0)/2 =Bl2ω/2

    当然也可以利用E=ΔΦ/Δt推导。

    平均感应电动势与瞬时感应电动势区别

    为了更好地理解两种电动势,现将它们的区别总结如下:

    如何理解感应电动势大小

    如何理解感应电动势大小

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