电磁感应是指当导体在磁场中运动时,会在导体中产生感应电流的现象。铭哥物理电磁感应涉及以下内容:
1. 感应电流的方向与导体运动的方向、磁感线的方向以及导体中的电流方向有关。这三种因素中,如果其中一种因素改变,感应电流的磁场方向就可能发生变化。这种现象叫做右手定则(也叫做楞次定律)。
2. 感应电动势的大小与磁感强度、导体在磁场中运动的快慢、导体在磁场中运动的方向以及磁通量等因素有关。
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题目:有一个矩形线圈,在匀强磁场中以一定的角速度绕其几何中心轴转动。已知线圈的匝数为n,电阻为R,当线圈从中性面开始转动180度时,求:
1. 线圈中产生的感应电动势的大小;
2. 通过线圈某一截面的电荷量。
解答:
1. 当线圈从中性面开始转动180度时,线圈中的感应电动势的大小为:
E = nBSω/2
其中,B为磁感应强度,S为线圈的面积,ω为角速度。
2. 由于线圈在转动过程中,磁通量发生变化,因此会产生感应电动势。根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。由于线圈从中性面开始转动180度,因此磁通量的变化量为ΔΦ = BS。根据欧姆定律,电流与电动势成正比,因此通过线圈某一截面的电荷量为:
q = It = E/R
其中,I为电流,t为时间。由于线圈转动的角速度已知,因此可以通过时间t来求解电流I。将E = nBSω/2代入电荷量表达式中,可得:
q = nBSω/2R
综上所述,当线圈从中性面开始转动180度时,线圈中的感应电动势的大小为E = nBSω/2,通过线圈某一截面的电荷量为q = nBSω/2R。