如何快速判斷導(dǎo)體是否切割磁感線運(yùn)動(dòng)

帥厚梅

(江蘇省揚(yáng)州市新華中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225009)

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,但什么樣的情形才算是導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)呢？關(guān)于這個(gè)問題各種教材或教參都沒有給出比較明確統(tǒng)一的說明.筆者認(rèn)為,導(dǎo)體是否切割磁感線運(yùn)動(dòng)可以按以下方式進(jìn)行快速判斷.

要判斷導(dǎo)體是否切割磁感線運(yùn)動(dòng),只需要研究導(dǎo)體L所在直線、速度v所在直線與通過以上兩直線交點(diǎn)的一根磁感線B3者之間的位置關(guān)系.若3線共面則導(dǎo)體不切割磁感線運(yùn)動(dòng),如例1;若3線不共面則導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng).在3線不共面的情況下,若3線兩兩垂直,則稱為導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng),如例2;反之則稱為導(dǎo)體斜切割磁感線運(yùn)動(dòng),如例3.

例1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線共面,不切割磁感線運(yùn)動(dòng),其動(dòng)生電動(dòng)勢E＝0.

圖1(a)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向右,導(dǎo)體L垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B放置,水平向右運(yùn)動(dòng).磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線共面所構(gòu)成的平面為紙面.

圖1

圖1(b)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向右,導(dǎo)體L與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向之間的夾角為α,沿垂直于導(dǎo)體L方向斜向右下方運(yùn)動(dòng).磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線所構(gòu)成的平面為紙面.

圖1(c)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里,導(dǎo)體L垂直紙面,水平向右運(yùn)動(dòng).磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線所構(gòu)成的平面垂直于紙面.

圖1(d)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向里,導(dǎo)體L在紙面內(nèi),沿導(dǎo)體所在直線運(yùn)動(dòng).磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線所構(gòu)成的平面垂直于紙面.

例2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線兩兩垂直,導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng),其動(dòng)生電動(dòng)勢E＝BLv.

圖2(a)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向右,導(dǎo)體L垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B放置,垂直紙面向外運(yùn)動(dòng).磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線兩兩垂直.

圖2(b)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向上,導(dǎo)體L垂直于紙面,水平向右運(yùn)動(dòng).磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線兩兩垂直.

圖2

圖2(c)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向外,導(dǎo)體在紙面內(nèi),導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體垂直向上.磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線兩兩垂直.

例3.磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體L和速度v所在3條直線不共面,也不兩兩垂直,導(dǎo)體斜切割磁感線運(yùn)動(dòng).

圖3(a)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和導(dǎo)體L的夾角為α,導(dǎo)體垂直紙面向外運(yùn)動(dòng).速度v的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和導(dǎo)體L所構(gòu)成的平面,其動(dòng)生電動(dòng)勢為E＝(Bsinα)Lv＝BLvsinα.若速度v的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和導(dǎo)體L所構(gòu)成的平面的夾角為θ,則其動(dòng)生電動(dòng)勢為E＝(Bsinα)L·(vsinθ)＝BLvsinαsinθ.

圖3

圖3(b)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v的方向之間的夾角為α,導(dǎo)體L垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v所構(gòu)成的平面,其動(dòng)生電動(dòng)勢E＝BL(vsinα)＝BLvsinα.若導(dǎo)體L與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v所構(gòu)成的平面的夾角為θ,則其動(dòng)生電動(dòng)勢E＝B(Lsinθ)(vsinα)＝BLvsinαsinθ.

圖3(c)導(dǎo)體L和速度v的夾角為α,磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于紙面,即垂直于導(dǎo)體L和速度v所構(gòu)成的平面,其動(dòng)生電動(dòng)勢E＝BL(vsinα)＝BLvsinα.若磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)體L和速度v所構(gòu)成的平面的夾角為θ,則其動(dòng)生電動(dòng)勢E＝(Bsinθ)L(vsinα)＝BLvsinαsinθ.

此方法較為直觀、簡潔,便于學(xué)生理解、記憶和掌握.