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变化的电磁场之在匀强磁场中旋转导体棒的电动势(动画)解读
{范例12.1} 在匀强磁场中旋转导体棒的电动势(动画)
有一导体棒OA长L = 20cm,在方向垂直向内的匀强磁场中, 沿逆时针方向绕O轴转动,角速度ω = 200πrad/s,磁感应强 度B = 0.02T,求导体棒中的动生电动势的大小和方向。如 果半径为20cm的导体盘以上述角速度转动,求盘心和边缘 之间的电势差。演示导体棒旋转的动画。 换一个角度思考。在时间t内,导体棒转过的角度为θ = ωt, 1 扫过的 1 2 切割磁感应线所引起 BS B L2 S L 2 面积为 的磁通量的变化为 2 ω B 根据电磁感 d 1 2 结果完 B L v 应定律可得 全相同。 dt 2 s ds A 导体盘可当作无数根并联的导体 O L 棒,所以盘中心与边缘的电势差 大小仍然是0.1257V。
速度v与B垂直,v×B的方向与dl的方向相反,所 以dl上的动生电动势为dε = (v×B)· dl = -vBdr,
导体棒上总电动势为
L L 0 0
ω B
v s ds A O L
=-0.1257V
1 B L2 2
OA U A UO vBdr Brdr
因为εOA < 0,所以UA < UO,因此O点电较 高,εOA的方向为A→O,O是电源的正极。
{范例12.1} 在匀强磁场中旋转导体棒的电动势(动画)
有一导体棒OA长L = 20cm,在方向垂直向内的匀强磁场中, 沿逆时针方向绕O轴转动,角速度ω = 200πrad/s,磁感应强 度B = 0.02T,求导体棒中的动生电动势的大小和方向。如 果半径为20cm的导体盘以上述角速度转动,求盘心和边缘 之间的电势差。演示导体棒旋转的动画。 [解析]如图所示,在导体棒上距O点为r处取线元dl,|dl| = dr,dl的方向沿着OA方向,其速度的大小为v = ωr,
导体棒在 匀强磁场 中旋转, 切割磁感 应线,产 生动生电 动势。