题目
一个N匝圆线圈,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感强度方向成30°角,磁感强度随时间均匀变化,线圈导线规格不变,下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是( )A.将线圈匝数增加一倍B.将线圈面积增加一倍C.将线圈半径增加一倍D.适当改变线圈的取向
一个N匝圆线圈,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感强度方向成30°角,磁感强度随时间均匀变化,线圈导线规格不变,下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是( )
- A.将线圈匝数增加一倍
- B.将线圈面积增加一倍
- C.将线圈半径增加一倍
- D.适当改变线圈的取向
题目解答
答案
解:
A、法拉第电磁感应定律:E=N,将线圈的匝数变化时,说明一定时,E与N成正比.当线圈匝数增加为原来的1倍,则线圈产生的感应电动势也增加为原来的1倍,但线圈电阻也增加原来的1倍,因此线圈中的感应电流没有变化.故A错误;
B、由法拉第电磁感应定律:E=N,将线圈的面积增加1倍时,则△φ也增加1倍,则线圈产生的感应电动势是原来的2倍.线圈的面积增加1倍,半径为原来的,周长也为原来的,由电阻定律R=ρ,可得线圈电阻是原来的倍,因此线圈中的感应电流是原来的倍,故B错误.
C、法拉第电磁感应定律:E=N,将线圈的直径增加1倍时,则线圈面积是原来的4倍,因此△φ也是原来的4倍,所以线圈产生的感应电动势是原来的4倍,由电阻定律R=ρ,可得线圈电阻是原来的2倍,因此线圈中的感应电流是原来的2倍,即线圈中产生的感应电流增大1倍,故C正确;
D、由I=••sinθ,将线圈与磁场方向的夹角改变时,sinθ可以变为原来的2倍,电流可以变为原来的2倍,故D正确.
故选:CD
A、法拉第电磁感应定律:E=N,将线圈的匝数变化时,说明一定时,E与N成正比.当线圈匝数增加为原来的1倍,则线圈产生的感应电动势也增加为原来的1倍,但线圈电阻也增加原来的1倍,因此线圈中的感应电流没有变化.故A错误;
B、由法拉第电磁感应定律:E=N,将线圈的面积增加1倍时,则△φ也增加1倍,则线圈产生的感应电动势是原来的2倍.线圈的面积增加1倍,半径为原来的,周长也为原来的,由电阻定律R=ρ,可得线圈电阻是原来的倍,因此线圈中的感应电流是原来的倍,故B错误.
C、法拉第电磁感应定律:E=N,将线圈的直径增加1倍时,则线圈面积是原来的4倍,因此△φ也是原来的4倍,所以线圈产生的感应电动势是原来的4倍,由电阻定律R=ρ,可得线圈电阻是原来的2倍,因此线圈中的感应电流是原来的2倍,即线圈中产生的感应电流增大1倍,故C正确;
D、由I=••sinθ,将线圈与磁场方向的夹角改变时,sinθ可以变为原来的2倍,电流可以变为原来的2倍,故D正确.
故选:CD
解析
步骤 1:分析法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律表明,感应电动势E与线圈匝数N、磁通量变化率△Φ/△t成正比。即E = N△Φ/△t。磁通量Φ = BScosθ,其中B是磁感应强度,S是线圈面积,θ是线圈平面与磁场方向的夹角。
步骤 2:分析线圈匝数增加一倍的影响
将线圈匝数增加一倍,即N变为2N。由于线圈面积S和磁感应强度B不变,磁通量变化率△Φ/△t也不变。因此,感应电动势E变为原来的2倍。但线圈电阻R也变为原来的2倍(因为电阻与线圈长度成正比,而线圈长度与匝数成正比),所以感应电流I = E/R不变。
步骤 3:分析线圈面积增加一倍的影响
将线圈面积增加一倍,即S变为2S。磁通量变化率△Φ/△t变为原来的2倍,因此感应电动势E变为原来的2倍。但线圈电阻R变为原来的√2倍(因为电阻与线圈长度成正比,而线圈长度与半径成正比,线圈面积与半径的平方成正比),所以感应电流I = E/R变为原来的√2倍。
步骤 4:分析线圈半径增加一倍的影响
将线圈半径增加一倍,即S变为4S。磁通量变化率△Φ/△t变为原来的4倍,因此感应电动势E变为原来的4倍。但线圈电阻R变为原来的2倍(因为电阻与线圈长度成正比,而线圈长度与半径成正比),所以感应电流I = E/R变为原来的2倍。
步骤 5:分析线圈取向改变的影响
适当改变线圈的取向,即改变θ。当θ变为0°时,cosθ变为1,磁通量变化率△Φ/△t变为原来的2倍,因此感应电动势E变为原来的2倍。线圈电阻R不变,所以感应电流I = E/R变为原来的2倍。
法拉第电磁感应定律表明,感应电动势E与线圈匝数N、磁通量变化率△Φ/△t成正比。即E = N△Φ/△t。磁通量Φ = BScosθ,其中B是磁感应强度,S是线圈面积,θ是线圈平面与磁场方向的夹角。
步骤 2:分析线圈匝数增加一倍的影响
将线圈匝数增加一倍,即N变为2N。由于线圈面积S和磁感应强度B不变,磁通量变化率△Φ/△t也不变。因此,感应电动势E变为原来的2倍。但线圈电阻R也变为原来的2倍(因为电阻与线圈长度成正比,而线圈长度与匝数成正比),所以感应电流I = E/R不变。
步骤 3:分析线圈面积增加一倍的影响
将线圈面积增加一倍,即S变为2S。磁通量变化率△Φ/△t变为原来的2倍,因此感应电动势E变为原来的2倍。但线圈电阻R变为原来的√2倍(因为电阻与线圈长度成正比,而线圈长度与半径成正比,线圈面积与半径的平方成正比),所以感应电流I = E/R变为原来的√2倍。
步骤 4:分析线圈半径增加一倍的影响
将线圈半径增加一倍,即S变为4S。磁通量变化率△Φ/△t变为原来的4倍,因此感应电动势E变为原来的4倍。但线圈电阻R变为原来的2倍(因为电阻与线圈长度成正比,而线圈长度与半径成正比),所以感应电流I = E/R变为原来的2倍。
步骤 5:分析线圈取向改变的影响
适当改变线圈的取向,即改变θ。当θ变为0°时,cosθ变为1,磁通量变化率△Φ/△t变为原来的2倍,因此感应电动势E变为原来的2倍。线圈电阻R不变,所以感应电流I = E/R变为原来的2倍。