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感应电动势

感应电动势是在电磁感应现象里面既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。

我们知道,要使闭合电路中有电流,这个电路中必须有电源,因为电流是由电源的电动势引起的。在电磁感应现象里,既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就是电源。 [1]

从1825年到1826年之间,格奥尔格欧姆做了很多有关于电路的实验。1827年,在他发表的书《直流电路的数学研究》(Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet)里面,论述了很多这些实验和从这些实验中得到的结果,包括著名的“欧姆定律”。欧姆注意到电路所需要的电源是由电池供给的,电池与电路内的各种物理现象应该有密切关系。他推论电池具有某种“驱动力”,能够驱使电流流动于电路。他将几个伏打电池串联在一起,发觉电流与伏打电池的数量成正比。因此,他提出驱动力与电流成正比。这驱动力就是我们所知的电动势,在一个简单的电阻电路里,电动势等于电流乘以电阻

后来,于1831年,麦可法拉第做了一系列有关电磁感应的实验,从这些实验,他发现以下几点:

当改变载流导线的电流时,附近的闭电路会被感应出电流。

当移动磁铁时,附近的闭电路会被感应出电流。

当移动闭电路于载流导线或磁铁附近时,这闭电路会被感应出电流。

于1832年,法拉第又发现,产生于不同导线的感应电流与导线的电导率成正比。由于电导率与电阻成反比,这显示出感应作用涉及了电动势,感应电流是由电动势驱使导线的电荷移动而形成的;而且,不论导线是开电路,或是闭电路,都会感应出电动势。

(1)不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,产生感应电动势是电磁感应现象的本质。

(2)磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了,电路中就会产生感应电动势,再若电路又是闭合的,电路中将会有感应电流。

(3)产生感应电流只不过是一个现象,它表示电路中在输送着电能;而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质,它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。

(4)在磁通量变化△φ相同时,所用的时间△t越大,即磁通量变化越慢,感应电动势E越小;反之, △t越小,即磁通量变化越快,感应电动势E越大。

(5)在变化时间△t相同时,变化量△φ越大,表明磁通量变化越快,感应电动势E越大;反之,变化量△φ越小,表明磁通量变化越慢,感应电动势E越小。 [2]

感应电动势分为感生电动势动生电动势

第一类:动生电动势:

磁场恒定,导体或回路运动→

第二类:感生电动势:

磁场随时间变化,导体或回路静止→

感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关系,

产生动生电动势的那部分做切割磁力线运动的导体就相当于电源。

理论和实践表明,长度为L的导体,以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感应线运动时,在B、L、v互相垂直的情况下导体中产生的感应电动势的大小为:

电磁感应现象中产生的电动势。常用符号E表示。当穿过某一不闭合线圈的磁通量发生变化时,线圈中虽无感应电流,但感应电动势依旧存在。当一段导体在匀强磁场中做匀速切割磁感线运动时,不论电路是否闭合,感应电动势的大小只与磁感应强度B、导体长度L、切割速度v及v和B方向间夹角θ的正弦值成正比,即E=BLvsinθ(θ为B,L,v三者间通过互相转化两两垂直所得的角)。

在导体棒不切割磁感线时,但闭合回路中有磁通量变化时,同样能产生感应电流。

在回路没有闭合,但导体棒切割磁感线时,虽不产生感应电流,但有电动势。因为导体棒做切割磁感线运动时,内部的大量自由电子有速度,便会受到洛伦兹力,向导体棒某一端偏移,直到两端积累足够电荷,电场力可以平衡磁场力,于是两端产生电势差。

应用楞次定律可以判断电流方向。 [3]

电磁感应(Electromagnetic induction)又称磁电感应现象,是指闭合电路的一部分导体磁场中作切割磁感线运动,导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流

1.闭合回路

2.穿过闭合电路的磁通量发生变化(如果缺少一个条件,就不会有感应电流产生)

(1)右手定则

右手定则简单展示了载流导线如何产生一个磁场。伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心(即手心正对磁场N极方向),大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)左手定则

左手定则反映了带电粒子(载流导线)在磁场中的受力情况。伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,四指指向带电粒子运动(电流所指)方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向。

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