切割磁感线(切割磁感线产生电流)

一、地磁场方向

一般考虑地磁场,为方便分析,要把地磁场分解为水平分量和竖直分量.

在北半球:

地磁场水平分量向北

地磁场竖直分量向下

在南半球:

地磁场水平分量向北

地磁场竖直分量向上

二、切割地磁场磁感线

例题:如图所示,某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行,该处地磁场的水平分量大小为B₁,方向由南向北,竖直分量大小为B₂,方向竖直向下.自行车把为直把、金属材质,且带有绝缘把套,两把手间距为L.只考虑自行车在地磁场中的电磁感应,下列结论正确的是(AC)

A.图示位置中辐条A点电势比B点电势低

B.图示位置中辐条A点电势比B点电势高

C.自行车左车把的电势比右车把的电势高B₂Lv

D.自行车在十字路口左拐改为南北骑向,则自行车车把两端电势差要降低

【解析】

1.自行车把水平运动,切割竖直磁感线.

2.自行车辐条竖直面内旋转,切割水平磁感线.

车把右端电势比左端高,高B₂Lv.

辐条B端电势比A端高,高½B₁ωR².

☞北边不是向上,而是向里.

例题:物理兴趣小组在老师的指导下做了一个有趣的“摇绳发电”实验。如图所示,用一根长铜线做跳绳,将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连,摇动“跳绳”时,发现灵敏电流计的指针左右摆动。则两位同学应站在东西(填“东西”“南北”或“任意”)方向摇绳可使实验现象更明显一点。

【解析】用一根长铜线做跳绳,将它的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连,摇动“跳绳”时,铜线在地磁场中做切割磁感线运动,发现灵敏电流计的指针左右摆动,说明铜线中有电流产生;在实际摇绳中,不可能完全顺着磁感线运动,在任意方向摇绳都多少会出现感应电流,北半球磁场方向北朝下,站在东西方向摇绳,正切成分更多,可使实验现象更明显一点。

例题:在北半球上,地磁场竖直分量向下,飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为Φ₁,右方机翼末端处的电势为Φ₂,则(AC)

A.若飞机从西往东飞,Φ₁比Φ₂高

B.若飞机从东往西飞,Φ₂比Φ₁高

C.若飞机从南往北飞,Φ₁比Φ₂高

D.若飞机从北往南飞,Φ₂比Φ₁高

例题:在赤道附近有一竖直向下的匀强电场,在此区域内有一根沿东西方向放置的直导体棒,由水平位置自静止落下,不计空气阻力,则导体棒两端落地的先后关系是()

A.东端先落地

B.西端先落地

C.两端同时落地

D.无法确定

【解析】磁场方向由南向北,运动方向向下,据“右手定则”,导体棒两端有电势差,棒的东边电势较高,西边电势较低,东端带正电,西端带负电,因而东端受到向下得电场力,西端受到向上得电场力,故导线东端先落地.故选A.

例题:为了利用海洋资源,海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速,假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=0.5×10⁻⁴T,水流是南北流向,如图将两个电极竖直插入此处海水中,且保持两电极的连线垂直水流方向.若两极相距L=10m,与两电极相连的灵敏电压表的读数为U=2mV,则海水的流速大小为4m/s.

例题:一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为L,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图4所示。如果忽略a到转轴中心线的距离,用E表示每个叶片中的感应电动势,则(A)

A.E=πfL²B,且a点电势低于b点电势

B.E=2πfL²B,且a点电势低于b点电势

C.E=πfL²B,且a点电势高于b点电势

D.E=2πfL²B,且a点电势高于b点电势

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