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磁通量知识点全解析:定义、公式、适用条件及典型例题详解

  磁通量知识点详解:定义、公式、例题及核心要点

  一、磁通量的公式和定义

  1、核心公式

  Φ=BS(其中Φ为磁通量,B为磁感应强度,S为平面面积)

  2、定义

  设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,即为穿过这个平面的磁通量。磁通量是描述磁场穿过某一平面的物理量,直观反映穿过平面的磁感线分布特征。

  3、适用条件

  (1)磁场为匀强磁场(磁场中各点磁感应强度大小和方向均相同);

  (2)磁感线与平面垂直(即平面法线方向与磁场方向一致)。

  4、有效面积

  若磁感线与平面不垂直,磁通量公式需修正为Φ=BScosθ(θ为磁场方向与平面法线方向的夹角)。其中,Scosθ是面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积,也称为“有效面积”,这一修正可准确计算非垂直情况下的磁通量。

  5、标矢性

  磁通量是标量,但具有正负属性。通常规定:当磁感线从某一平面穿入时,磁通量为正值;则磁感线从此平面穿出时,磁通量为负值。正负号仅用于区分磁感线的穿入方向,不表示磁通量的大小。

  6、重要说明

  (1)磁通量的物理意义是穿过线圈面积的磁感线“净条数”。当有不同方向的磁感线穿过同一面积时,磁通量需以合磁场的磁感线穿过该面积的条数计算,即此时的磁通量为合磁通量;

  (2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面,设正向磁通量大小为Φ₁,反向磁通量大小为Φ₂,则穿过该平面的合磁通量Φ=Φ₁-Φ₂(同向相加,反向相减)。

  二、磁通量的相关例题

  例题:一个面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定轴做匀速转动,转动轴垂直于磁感线。当线圈平面从与磁感线垂直的位置(中性面)转到与磁感线平行的位置时,下列关于穿过线圈的磁通量、磁通量变化率及线圈中感应电动势的说法,正确的是( )

  A.磁通量最大,磁通量变化最快,感应电动势最大 B.磁通量最大,磁通量变化最慢,感应电动势最小 C.磁通量最小,磁通量变化最快,感应电动势最大 D.磁通量最小,磁通量变化最慢,感应电动势最小

  答案:C

  解析:当线圈平面与磁感线垂直时(中性面),磁通量Φ=BS,达到最大值,此时磁通量变化率为0.感应电动势为0;当线圈平面转到与磁感线平行时,线圈平面与磁感线夹角θ=90°,根据磁通量公式Φ=BScosθ,cos90°=0.故磁通量Φ=0(最小)。此时线圈的两边垂直切割磁感线,切割速度最大,磁通量变化率最大(变化最快),由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势最大。综上,C选项正确,ABD错误,故选C。

  相关信息仅供参考