- 高中物理中性面
高中物理中性面包括:交流电导体垂直于磁场方向的运动而形成的电流,交流电线圈在磁场中转动时经过中性面位置时,电流方向发生改变,且速度达到最大值。
中性面位置与线圈平面垂直的位置,此时线圈的磁通量最大,线圈平面与磁感线垂直,线圈受到的磁场力(安培力)为零。
此外,中性面还可能出现在交流发电机中,此时线圈与磁感线垂直,线圈不受力的作用,即感应电动势为零。
以上内容仅供参考,建议查阅高中物理教材或咨询物理老师以获取更准确的信息。
相关例题:
题目:高中物理中性面例题
【问题描述】
一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生正弦式交流电。线圈从中性面开始转动,求线圈边AB、BC的电动势瞬时值表达式。
【解答】
线圈从中性面开始转动,此时线圈的磁通量最大,但变化率为零。根据正弦交流电电动势瞬时值表达式为:
E = BωΦ/|ω|
其中,B为线圈所在处的磁感应强度,ω为线圈转动的角速度(单位为弧度/秒),Φ为磁通量(单位为韦伯)。
对于矩形线圈,其总磁通量为:
Φ = Φ_A - Φ_B = -ΔΦ/Δt
其中,Φ_A为线圈在某一时刻的磁通量,Φ_B为线圈在另一时刻的磁通量。由于线圈是矩形,所以其边AB和BC的磁通量是不同的。
假设线圈以逆时针方向转动,则线圈边AB的电动势瞬时值表达式为:
E_{AB}(t) = BωΦ_{AB} = Bω(Φ_{A} - Φ_{C}) = BωΦ_{A} - BωΦ_{C} = E_{m}\sin(\omega t) - E_{m}\sin(\omega t + 90^{\circ})
其中,E_{m}为线圈的最大电动势(单位为伏特)。
同理,线圈边BC的电动势瞬时值表达式为:
E_{BC}(t) = BωΦ_{C} = E_{m}\sin(\omega t) + E_{m}\sin(\omega t + 90^{\circ})
其中,E_{m}为线圈的最大电动势。
因此,当线圈从中性面开始转动时,线圈边AB的电动势瞬时值表达式为:E_{AB}(t) = E_{m}\sin(\omega t) - E_{m}\sin(90^{\circ} + \omega t) = -E_{m}\cos(\omega t)
同理,线圈边BC的电动势瞬时值表达式为:E_{BC}(t) = E_{m}\sin(\omega t) + E_{m}\sin(90^{\circ} + \omega t) = E_{m}\cos(\omega t)
【例题解答】
假设线圈的匝数为N=100,B=0.5T,ω=2\pi rad/s,求线圈边AB、BC的电动势最大值E_{m}。
解:根据上述公式可得:E_{m} = NBS\omega = 100 \times 0.5 \times 2\pi \times \sqrt{2} = 5\sqrt{2}(V)
因此,当线圈从中性面开始转动时,线圈边AB的电动势最大值为5\sqrt{2}V,方向为与线圈转向相反;线圈边BC的电动势最大值为5\sqrt{2}V,方向与线圈转向相同。
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