高中物理中涉及的磁场范围相关知识点包括:磁场、磁感线、地磁场、磁场的方向、磁感应强度等。
磁场:磁体周围存在着一种看不见的特殊物质,它能使小磁针发生偏转,这种物质我们把它叫做磁场。磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,所以两磁体不用接触就能发生作用。
磁感线:用来描述磁场的一系列假想曲线,是人们为了研究方便而假想出来的,实际上并不存在。
地磁场:地球是一个巨大的磁场,地球周围存在的地磁场,其南北极和地理的南北极并不重合。
磁场的方向:在磁场中的某一点,小磁针北极受力的方向(小磁针静止时北极指向)为该点的磁场方向。
磁感应强度:用来表示磁场强弱的物理量,是放入磁场中的某一线圈面积在磁场中受到的磁力与其导线长度之比。
此外,高中物理中还涉及到一些其他与磁场范围相关的知识点,如电流的磁场、安培力和右手定则等。这些知识点在理解和应用时需要结合实际情况和实验现象进行深入思考和探究。
题目:一个半径为R的圆形线圈,其总电阻为R,在匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴以逆时针方向转动。求:
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值Em;
(2)线圈从开始转动时刻起,经过多长时间第一次出现感应电动势为零?
(3)线圈从开始转动时刻起,在磁场中转过π/2的过程中,感应电动势的平均值。
解答:
(1)根据法拉第电磁感应定律,线圈中产生的感应电动势的最大值为:
Em = NBSω = NΦ(max)ω = NΔΦ/Δt = 2πNΔΦ/T = 2πNΔΦ/2π = NΦ(max) = NBSωR
其中,N为线圈匝数,ΔΦ为磁通量的变化量,T为线圈转动周期。
(2)当线圈第一次出现感应电动势为零时,线圈平面与磁场方向垂直,此时磁通量最大。根据法拉第电磁感应定律,磁通量的变化率等于感应电动势的最大值除以线圈电阻,即:
ΔΦ/Δt = Em/R
因此,线圈从开始转动时刻起,经过的时间为:
t = Δt = ΔΦ/Δt = Φ(max)/R = πR^2/R = π
即线圈从开始转动时刻起,经过π/2转后第一次出现感应电动势为零。
(3)在磁场中转过π/2的过程中,线圈的平均感应电动势为:
E = ΔΦ/Δt = (πR^2ω/2 - 0)/t = πR^2ω/2t
其中,t为时间。因此,平均感应电动势的值为:
E = πR^2ω/(2T) = πR^2ω/(2π) = πNBSωR^2/(4π^2)
其中,T为线圈转动周期。
总结:磁场范围在高中物理中是一个比较抽象的概念,需要结合磁场、电流和力的关系进行理解。通过上述例题,可以帮助你更好地掌握这一概念。