题目
已知通过一线圈的磁通量随时间变化的规律(phi )_(m)=6(t)^2 +9t+2,则当t=2s时,线圈中的感应电动势为______V。(SI制)
已知通过一线圈的磁通量随时间变化的规律$${\phi }_{m}=6{t}^{2} +9t+2$$,则当$$t=2s$$时,线圈中的感应电动势为______V。(SI制)
题目解答
答案
33
解析
考查要点:本题主要考查法拉第电磁感应定律的应用,即感应电动势与磁通量变化率的关系。
解题核心思路:根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小等于磁通量对时间的变化率,即 $E = -\frac{d\phi}{dt}$。关键步骤是正确求出磁通量 $\phi_m$ 对时间 $t$ 的导数,并代入 $t=2\ \text{s}$ 计算。
破题关键点:
- 正确应用导数公式:对 $\phi_m = 6t^2 + 9t + 2$ 求导,得到 $\frac{d\phi}{dt}$。
- 代入时间值:将 $t=2$ 代入导数表达式,计算最终结果。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势为:
$E = -\frac{d\phi_m}{dt}$
步骤1:求导
对 $\phi_m = 6t^2 + 9t + 2$ 求导:
$\frac{d\phi_m}{dt} = \frac{d}{dt}(6t^2) + \frac{d}{dt}(9t) + \frac{d}{dt}(2) = 12t + 9 + 0 = 12t + 9$
步骤2:代入时间 $t=2\ \text{s}$
将 $t=2$ 代入导数表达式:
$\frac{d\phi_m}{dt} \bigg|_{t=2} = 12 \cdot 2 + 9 = 24 + 9 = 33\ \text{Wb/s}$
步骤3:确定电动势大小
由于题目要求电动势的大小,取绝对值:
$E = \left| -\frac{d\phi_m}{dt} \right| = 33\ \text{V}$