高二物理电磁感应公式有以下几个:
1. 楞次定律:感应电流的方向,总是使它所产生的磁场,阻碍原来磁通量的变化。
2. 法拉第电磁感应定律:感应电动势的大小跟从原磁场到感生磁场磁通量的变化率成正比。
3. 安培环路定理:当穿过一个面积为S且垂直于磁场方向的磁通量发生变化时,导致在环路内产生感生电动势。
4. 纽曼安公式:在匀强磁场中,当线圈平面与磁感线垂直时,线圈的面积每转一度,所产生的正弦交流电动势的大小等于BS。
此外,还有韦伯斯特公式等。这些公式在解决高二物理电磁感应问题时可能会有所帮助。
题目:一个边长为 a 的正方形线框在 t = 0 时进入一个匀强磁场,磁场方向垂直于线框平面。已知线框每边电阻为 R,磁感应强度为 B,线框的边在磁场中以相同的角速度转动。求:
(1)当线框转动的角速度为多少时,线框中产生最大感应电流?
(2)线框中产生的最大感应电动势是多少?
(3)当线框转动的角速度为最大值时,求线框中产生的热量。
【解答】
(1)当线框转动的角速度为ω时,线圈中产生的感应电动势最大,感应电流也最大。根据法拉第电磁感应定律,有:
E = nΔΦ/Δt = B(SΔt/Δt) = BAs
其中,A为线圈的面积,S为线圈在磁场中转动的弧长。
又因为电动势等于电流乘以电阻,所以有:
I = E/R = BAs/R
当线圈以角速度ω转动时,有:
S = a^2θ = a^22πt
代入上式可得:
I = Ba^2ω/R
当线圈中电流达到最大值时,有:
I = (Bωa^2/2π)√(1+2π^2t^2)
所以当线圈以ω = π/t = π/√(1+2π^2t^2)转动时,线圈中产生的感应电流最大。
(2)当线圈以最大角速度转动时,产生的最大感应电动势为:
E = nBSωmax = 4BAsωmax
其中n为线圈匝数。
所以最大感应电动势为:E = 4BAsπ^2/√(1+2π^2t^2)
(3)当线圈以最大角速度转动时,线圈中产生的热量为:Q = I^2Rt = (B^2a^4ωmax^2/4π^2R)t^2R = B^4a^8ωmax^3/4π^4R^3
其中R为线圈电阻。
所以当线圈转动的角速度为最大值时,线框中产生的热量为:Q = (B^4a^8/4π^4)t^3
希望这个例题对你有所帮助!