本文目录一览:
- 1、电磁感应是什么
- 2、电磁感应是什么意思
- 3、电磁感应是什么
- 4、什么叫电磁感应
- 5、什么叫电磁感应?
- 6、什么是电磁感应
- 7、什么是电磁感应?
- 8、电磁感应的公式总结
- 9、电磁感应的原理
- 10、电磁感应详细资料大全
电磁感应是什么
电磁感应是什么如下
是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。
电磁感应部分涉及三个方面的知识:
一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
二是电路及力学知识。主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。
三是右手定则。右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。
电磁感应是什么意思
电磁感应的解释 当导体在磁场中 运动 或导体周围磁场 改变 时,在导体上会产生电动势,这种现象称“电磁感应”。电 动机 、发电机、变压器以及 许多 电器、仪表都 利用 电磁感应原理制成。《文 汇报 》1991.10.19:“从1831年发现电磁感应现象,到1876年 发明 励磁发电机;再到1882年建立发电厂,导致电气时代的到来。” 词语分解 电磁的解释 电性与磁性的统称详细解释 物质 所表现的电性和磁性的统称,如电磁感应、电磁波。 感应的解释 物理学 名词 。一个物体如电导体、可 磁化 体、电路内部由于另一类似 激发 物体的接近但不接触 或者 由于磁通的变化而产生的电荷、磁性或电动势 因受外界 影响 而引起 相应 的反应 自然 界现象对于 人间 情绪有种种 不同 的感应,
电磁感应是什么
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。
拓展知识:
电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。 它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。 此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人。
1,电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,不管这种变化是由什么原因引起的,闭合导体回路中就会出现电流。称之为电磁感应现象。
2,感应电流:所产生的电流称为感应电流。
3,感应电动势:回路中的电动势称为感应电动势。
4,方向:满足右手螺旋法则。四指是电流绕向,大拇指指向磁场方向。然后“来拒去留”、“增缩减扩”反正你们高中老师怎么讲的就是怎么。
5,适用条件:整个导体闭合回路都在磁场中运动,动生电动势。(如果不是,请利用微元的思想,并且适用后面讲到的直导线在磁场中运动的感生电动势)
6,实验现象:当条形磁铁插入或拔出线圈回路时,在线圈回路中会产生电流,而当磁铁与线圈保持相对静止时,则回路中不存在电流。
当载流主线圈相对于副线圈运动时,副线圈回路内有电流产生。当载流主线圈相对于副线圈静止时,如果改变主线圈的电流,则副线圈回路中也会产生电流。将闭合回路置于稳恒磁场B中,当导体棒在导体轨道上滑行时,回路内出现了电流。
什么叫电磁感应
电生磁:
电生磁是奥斯特发现的.原理:通电导体周围存在磁场.
磁生电是法拉第发现的.原理:闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流.
电磁感应
电和磁是不可分割的,它们始终交织在一起.简单地说,就是电生磁、磁生电.
电生磁
如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场.导线中流过的电流越大,产生的磁场越强.磁场成圆形,围绕导线周围.磁场的方向可以根据“右手定则”(见图1)来确定:将右手拇指伸出,其余四指并拢弯向掌心.这时,拇指的方向为电流方向,而其余四指的方向是磁场的方向.实际上,这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈NS极首尾相接的小磁铁的效果.
如果将一条长长的金属导线在一个空心筒上沿一个方向缠绕起来,形成的物体我们称为螺线管.如果使这个螺线管通电,那么会怎样?通电以后,螺线管的每一匝都会产生磁场,磁场的方向如图2中的圆形箭头所示.那么,在相邻的两匝之间的位置,由于磁场方向相反,总的磁场相抵消;而在螺线管内部和外部,每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来,最终形成了如图2所示的磁场形状.也可以看出,在螺线管外部的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的.而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁力线.在图2中,螺线管表示成了上下两排圆,好象是把螺线管从中间切开来.上面的一排中有叉,表示电流从荧光屏里面流出;下面的一排中有一个黑点,表示电流从外面向荧光屏内部流进.
电生磁的一个应用实例是实验室常用的电磁铁.为了进行某些科学实验,经常用到较强的恒定磁场,但只有普通的螺线管是不够的.为此,除了尽可能多地绕制线圈以外,还采用两个相对的螺线管靠近放置,使得它们的N、S极相对,这样两个线包直接就产生了一个较强的磁场.另外,还在线包中间放置纯铁(称为磁轭),以聚集磁力线,增强线包中间的磁场,
对于一个很长的螺线管,其内部的磁场大小用下面的公式计算:H=nI
在这个公式中,I是流过螺线管的电流,n是单位长度内的螺线管圈数.
如果有两条通电的直导线相互靠近,会发生什么现象?我们首先假设两条导线的通电电流方向相反,图5(a)所示.那么,根据上面的说明,两条导线周围都产生圆形磁场,而且磁场的走向相反.在两条导线之间的位置会是说明情况呢?不难想象,在两条导线之间,磁场方向相同.这就好象在两条导线中间放置了两块磁铁,它们的N极和N极相对,S极和S极相对.由于同性相斥,这两条导线会产生排斥的力量.类似地,如果两条导线通过的电流方向相同,它们会互相吸引.
什么叫电磁感应?
电磁感应原理是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。
导体切割磁感线产生电流的现象叫做电磁感应现象。
物质由带正电的原子核和带负电的电子组成,当导体切割磁感线时,导体内部的正负电荷都会受力,但是它们受力方向相反,此时原子核占了几乎所有导体质量,而带正负电荷的微粒符合动量守恒所以就产生了原子核不动而电子动的现象。因此,其实理解了这个内容之后左手定则和右手定则是一样的都是运动的电荷在磁场中受力。
磁体各处电子一样多,磁铁内部电子始终做同方向的饶圈运动,饶圈的平面上下才是南北极。从根本上来说磁场只是电荷运动的一种表面现象,因为任何磁场都是由运动的电荷产生的,而磁场最终又是作用于运动的电荷。也就是说抛开我们说的磁场之后其实就是电荷对电荷的作用。我们知道电场就是电荷对电荷的作用,现在又出现了磁场也是如此。在相对论中有质量增大效应,当物体在我们所感受的空间中运动时质量会增大,而这种增大通过两物体之间的引力表现出来。我想(假如我们现在不知道磁场)电量与质量是平等的,而对于电荷来说它有它的另外一种空间,当它在此空间运动时会有电量增大效应。反过来当带电物体表现出电量增大效应时我们可以推知它处于这样一种空间,而电量大小又必须通过两带电物体的吸引表现出来,否则“电量”没有意义。事实证明当两电量发生相对运动时会产生不同于静止时的作用,这便是磁。
磁感线
磁体之所以对周围的一些物体具有力的作用,是因为磁场的存在,我们为了形象的表示磁场分布,我们用了以下实验方法:
在一块条形磁铁上放一块玻璃,玻璃上撒上铁屑,晃动玻璃后会发现,铁屑有规律的排列成连接磁铁两端的曲线,在曲线上摆放小磁针,会发现小磁针的N极指向磁铁S级,小磁针的S极指向磁铁N级,我们把这些小磁针的指向从磁铁N极到S级连接起来,得到的线就称为磁感线。
磁感线实际上是不存在的,只是我们假想出来更形象的描述磁场分布的。
磁感线是闭合的曲线,与电场线区分开来。
电磁感应现象
因磁通量变化产生感应电动势的现象,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。闭合线圈面积不变,改变磁场强度,磁通量也会改变,也会发生电磁感应现象。所以准确的定义如下: 因磁通量变化产生感应电动势的现象。
电动势的方向(公式中的负号)由楞次定律提供。楞次定律指出:感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化(增反减同,来拒去留)。对于动生电动势也可用右手定则判断感应电流的方向,进而判断感应电动势的方向。“通过电路的磁通量”的意义会由下面的例子阐述。
传统上有两种改变通过电路的磁通量的方式。至于感应电动势时,改变的是自身的磁场,例如改变生成场的电流(就像变压器那样)。而至于动生电动势时,改变的是磁场中的整个或部份电路的运动,例如像在同极发电机中那样。
参考资料
百度百科:https://baike.baidu.com/item/%E5%88%87%E5%89%B2%E7%A3%81%E6%84%9F%E7%BA%BF%E8%BF%90%E5%8A%A8/4628225?fr=aladdin
什么是电磁感应
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。 扩展资料 电磁感应是谁发现的
1831年,一位叫迈克尔.法拉第的科学家发现了磁与电之间的相互联系和转化关系。只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象的产生条件有两点(缺一不可)。
l闭合电路。
2穿过闭合电路的磁通量发生变化。
让磁通量发生变化的方法有两种,一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动;另一种方法是让磁场在导体内运动。
电磁感应的意义
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电、磁现象之间的'相互联系,对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。法拉第电磁感应定律的重要意义在于,一方面,依据电磁感应的原理,人们制造出了发电机,电能的大规模生产和远距离输送成为可能;另一方面,电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。人类社会从此迈进了电气化时代。
什么是电磁感应?
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应。
电磁感应的几个基本规律,主要涉及右手定则、楞次定律、安培力等内容。
电磁感应(electromagnetic induction)
定义
因磁通量变化产生感应电动势的现象。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。具体可以看参考资料
电磁感应就是“磁怎样变成电的过程”。磁铁分为两极,S极(南)和N极(北),在磁铁外部磁力线方向中S极至N极,形成一个磁力线的闭合回路,当在磁铁磁场范围内有导线运动的时候,在这个导线两端就会产生感应电动势
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。
本质是闭合电路中磁通量的变化。
由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人。
扩展资料:
电磁感应部分涉及三个方面的知识:
一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
二是电路及力学知识。主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。
三是右手定则。右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。
参考资料来源:百度百科——电磁感应
电磁感应的公式总结
电磁感应的公式总结如下:
电磁感应公式:E=nΔΦ/Δt,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率;E=BLVsinA(切割磁感线运动);Em=nBSω,Em:感应电动势峰值;E=BL2ω/2,ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)。
磁感应强度计算公式:B = Φ / (N × Ae) 式中:B为磁感应强度,单位为Wb/m^2;Φ为感应磁通(测量值),单位为Wb;N为感应线圈的匝数;Ae为测试样品的有效截面积,单位为m^2。
磁感应强度是磁场作用的强度,它是描述磁场强度大小的物理量。磁感应强度的大小与磁场强度、磁介质的磁导率和磁场中的物质有关。
在物理学中,磁场是指由磁荷或电流所产生的物理现象。磁场的作用可以使电荷受到力的作用,也可以使电流受到力的作用。磁场是电磁场的一部分,与电场相似,都是由电荷或电流产生的。但是,磁场与电场不同的是,磁场的作用力方向垂直于电荷或电流的速度方向。
磁场在日常生活中有着广泛的应用,例如在电动机、发电机、变压器等电器设备中,磁场的作用是非常重要的。此外,MRI(磁共振成像)等医学检查也是利用磁场的作用原理进行的。
电磁感应的公式总结:法拉第电磁感应定律和楞次定律是电磁感应的重要公式,可以用于分析电磁感应现象和解决相关问题。
1.法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律是一个描述自感应电动势大小和方向的定律。它表示:当导体中出现磁通量变化时,将会在导体内产生一电动势,其方向与磁通量变化的速率成正比,而与变化方向垂直。该定律的数学表达式为:ε=-dΦ/dt,其中ε是感应电动势,Φ是磁通量,d/dt表示对时间的导数。
2.楞次定律
楞次定律是一个描述电磁感应现象的定律。它表示:当导体中出现电动势时,产生的感应电流会产生一个磁场,该磁场的方向与电流方向满足右手定则,即握住导体的右手,大拇指指向电流方向,四手指的曲线方向就是磁场的方向。该定律的数学表达式为:ε=-dΦ/dt,其中ε是感应电动势,Φ是磁通量,d/dt表示对时间的导数。
3.自感应电动势公式
自感应电动势是指由于电流变化而在自身产生的电动势。根据法拉第电磁感应定律,自感应电动势的大小与电流变化速率成正比,而与电流变化方向垂直。其公式表示为:ε=-L(di/dt),其中L是自感系数,di/dt是电流变化速率。
4.互感电动势公式
互感电动势是指由于磁通量变化而在两个或多个线圈间产生的电动势。根据法拉第电磁感应定律和楞次定律,互感电动势的大小与磁通量变化速率和线圈匝数有关。其公式表示为:ε=-M(dI1/dt),其中M是互感系数,dI1/dt是线圈1中电流变化速率。
总结而言,以上公式是电磁感应中的重要公式,其中法拉第电磁感应定律和楞次定律是基础,自感应电动势公式和互感电动势公式是在此基础上推导出来的。掌握这些公式可以帮助我们更好地分析和解决相关问题。
电磁感应的原理
电磁感应原理是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。
电磁感应的原理如下:
电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势.此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。
电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律
电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象,例如,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,产生的电流称为感应电流,产生的电动势(电压)称为感应电动势 。
电磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。右手定则内容:伸平右手使拇指与四指垂直,手心向着磁场的N极,拇指的方向与导体运动的方向一致,四指所指的方向即为导体中感应电流的方向(感应电动势的方向与感应电流的方向相同)。
楞次定律指出:感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化。简而言之,就是磁通量变大,产生的电流有让其变小的趋势;而磁通量变小,产生的电流有让其变大的趋势。
感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定;e(t) = -n(dΦ)/(dt)。对动生的情况也可用E=BLV来求。
电磁感应详细资料大全
电磁感应(Electromagic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)麦可·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志著一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛套用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
若闭合电路为一个n匝的线圈,则瞬时电动势又可表示为:ε =n*ΔΦ/Δt(Δt→0)。式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s(秒)。ε 为产生的感应电动势,单位为V(伏特,简称伏)。电磁感应俗称磁生电,多套用于发电机。
基本介绍 中文名 :电磁感应 外文名 :electromagic induction 别称 :法拉第原理 提出者 :麦可·法拉第 提出时间 :1831年 套用学科 :物理学 适用领域范围 :电磁物理学 基本概念,磁通量,现象,能量的转化,感应电动势,相关知识,计算公式,定律,发现,描述,条件,重要实验,科技套用,动圈式话筒,磁带录音机,汽车车速表,熔炼金属,电动机,变压器,重要意义, 基本概念 1831年,一位叫麦可.法拉第的科学家发现了磁与电之间的相互联系和转化关系。只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应(Electromagic induction),产生的电流叫做感应电流。 电磁感应现象的产生条件有两点(缺一不可)。 l 闭合电路。 l 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 让磁通量发生变化的方法有两种,如图1所示。一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动;另一种方法是让磁场在导体内运动。 图1 产生磁通量的方法 磁通量 设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S。(1)定义:在匀强磁场中,磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积,叫做穿过这个面的磁通量,简称磁通。 电磁感应 (2)定义式:Φ=BS 当平面与磁场方向不垂直时: Φ=BS⊥=BScosθ(θ为两个平面的二面角) (3)物理意义 垂直穿过某个面的磁感线条数表示穿过这个面的磁通量。 (4)单位:在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,简称韦,符号是Wb。 1Wb=1T·1m2=1V·s。 (5)标量性:磁通量是标量,但是有正负之分, 现象 (1)电磁感应现象:闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动,电路中产生感应电流。 (2)感应电流:在电磁感应现象中产生的电流。 电磁灶是套用电磁感应图片 (3)产生电磁感应现象的条件: ①两种不同表述 a.闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动 b.穿过闭合电路的磁场发生变化 ②两种表述的比较和统一 a.两种情况产生感应电流的根本原因不同 闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时,是导体中的自由电子随导体一起运动,受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流,这种情况产生的电流有时称为动生电流。 穿过闭合电路的磁场发生变化时,根据电磁场理论,变化的磁场周围产生电场,电场使导体中的自由电子定向移动形成电流,这种情况产生的电流称为感应电流或感生电流。 b.两种表述的统一 两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。 ③产生电磁感应现象的条件 不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。 条件:a.闭合电路;b.一部分导体 ; c.做切割磁感线运动 能量的转化 能的转化守恒定律是自然界普遍规律,同样也适用于电磁感应现象。 感应电动势 (1)定义:在电磁感应现象中产生的电动势,叫做感应电动势。方向是由低电势指向高电势。(2)产生感应电动势的条件:穿过回路的磁通量发生变化。 (3)物理意义:感应电动势是反映电磁感应现象本质的物理量。(4)方向规定:内电路中的感应电流方向,为感应电动势方向。 电磁感应式 (5)反电动势:在电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用,这个电动势称为反电动势。 相关知识 电磁感应部分涉及三个方面的知识: 一是电磁感应现象的规律。 电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。 电磁感应式 电磁感应灯 楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。 法拉第 电磁感应定律 是反映外界 做功 能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大 。 二是电路及力学知识。 主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际套用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。 三是 右手定则 。 右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。 电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。 计算公式 1.[感应电动势的大小计算公式] 1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}。 2)E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA为v或L与磁感线的夹角。{L:有效长度(m)},一般用于求瞬时感应电动势,但也可求平均电动势。 3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}。 4)E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^2)指的是L的平方}。 手持式电磁感应 2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)} 计算公式△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t。 3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}。 4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,Δt:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}。 △特别注意 Φ, △Φ ,△Φ/△t无必然联系,E与电阻无关 E=n△Φ/△t 。 电动势的单位是伏V ,磁通量的单位是韦伯Wb ,时间单位是秒s。 定律 发现 1820年H.C.奥斯特发现电流磁效应后,许多物理学家便试图寻找它的逆效应,提出了磁能否产生电,磁能否对电作用的问题,1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强度时,偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。1824年,阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验,发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转,但磁针的旋转与铜盘不同步,稍滞后。电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象,但由于没有直接表现为感应电流,当时未能予以说明。 麦可·法拉第 1831年8月,M.法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈 ,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针,另一与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为 5 类 :变化的电流 , 变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体,并把这些现象正式定名为电磁感应。进而,法拉第发现,在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比,他由此认识到,感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的,即使没有回路没有感应电流,感应电动势依然存在。 1862年,英国物理学家麦克斯韦发表了论文“论物理力线”,引出位移电流的概念,指出变化的电场也能产生磁场。 1864年,麦克斯韦在论文“电磁场的动力学理论”中,运用场论观点演绎了系统的电磁理论并预见了电磁波的存在。 1873年,麦克斯韦在《电磁学通论》一书中全面地总结了19世纪中叶之前库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等人的系列发现和实验结果,通过科学的假设和合理的逻辑思维,第一次完整地建立了电场理论体系,将电场理论用简洁、对称、完美的数学形式表示出来,后来经赫兹等人整理成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。 1888年,德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。 法拉第演示电磁感应 后来,给出了确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律。并按产生原因的不同,把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种,前者起源于洛伦兹力,后者起源于变化磁场产生的有旋电场。 法拉第定律最初是一条基于观察的实验定律。后来被正式化,其偏导数的限制版本,跟其他的电磁学定律一块被列麦克斯韦方程组的现代亥维赛版本。 法拉第电磁感应定律是基于法拉第于1831年所作的实验。这个效应被约瑟夫·亨利大约同时发现,但法拉第的发表时间较早。 见·麦克斯韦讨论电动势的原著。 于1834年由俄国科学家海因里希·楞次发现的楞次定律,提供了感应电动势的方向,及生成感应电动势的电流方向。 描述 因磁通量变化产生感应电动势的现象,闭合电路的一部份导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流。这种现象叫电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。这是国中物理课本为便于学生理解所定义的电磁感应现象,不能全面概括电磁感现象:闭合线圈面积不变,改变磁场强度,磁通量也会改变,也会发生电磁感应现象。所以准确的定义如下: 因磁通量变化产生感应电动势的现象 。 电磁感应定律 条件 1.电路是闭合且流通的。 2.穿过闭合电路的磁通量发生变化。 电磁感应 3.电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动(切割磁感线运动就是为了保证闭合电路的磁通量发生改变)(只能部分切割,全部切割无效)(如果缺少一个条件,就不会有感应电流产生).。 4.感应电流产生的微观解释:电路的一部分在做切割磁感线运动时,相当于电路的一部分内的自由电子在磁场中作不沿磁感线方向的运动,故自由电子会受洛伦兹力的作用在导体内定向移动,若电路的一部分处在闭合回路中就会形成感应电流,若不是闭合回路,两端就会积聚电荷产生感应电动势。 5.电磁感应现象中之所以强调闭合电路的“一部分导体”,是因为当整个闭合电路切割磁感线时,左右两边产生的感应电流方向分别为逆时针和顺时针,对于整个电路来讲电流抵消了。 6.电磁感应中的能量关系:电磁感应是一个能量转换过程,例如可以将重力势能,动能等转化为电能,热能等。 重要实验 在一个空心纸筒上绕上一组和电流计联接的导体线圈,当磁棒 *** 线圈的过程中,电流计的指针发生了偏转,而在磁棒从线圈内抽出的过程中,电流计的指针则发生反方向的偏转,磁棒 *** 或抽出线圈的速度越快,电流计偏转的角度越大.但是当磁棒不动时,电流计的指针不会偏转。 电磁感应 对于线圈来说,运动的磁棒意味着它周围的磁场发生了变化,从而使线圈感生出电流.法拉第终于实现了他多年的梦想——用磁的运动产生电!奥斯特和法拉第的发现,深刻地揭示了一组极其美妙的物理对称性:运动的电产生磁,运动的磁产生电。 不仅磁棒与线圈的相对运动可以使线圈出现感应电流,一个线圈中的电流发生了变化,也可以使另一个线圈出现感应电流。 将线圈通过开关k与电源连线起来,在开关k合上或断开的过程中,线圈2就会出现感应电流. 如果将与线圈1连线的直流电源改成交变电源,即给线圈1提供交变电流,也引起线圈出现感应电流. 这同样是因为,线圈1的电流变化导致线圈2周围的磁场发生了变化。 科技套用 动圈式话筒 在剧场里,为了使观众能听清演员的声音,常常需要把声音放大,放大声音的装置主要包括话筒,扩音器和扬声器三部分。话筒是把声音转变为电信号的装置。图2是动圈式话筒构造原理图,它是利用电磁感应现象制成的,当声波使金属膜片振动时,连线在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动,音圈在永久磁铁的磁场里振动,其中就产生感应电流(电信号),感应电流的大小和方向都变化,变化的振幅和频率由声波决定,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音。 话筒的工作原理-----电磁感应 磁带录音机 磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成,是录音机的录、放原理示意图。录音时,声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流——音频电流,音频电流经放大电路放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场。磁带紧贴著磁头缝隙移动,磁带上的磁粉层被磁化,在磁带上就记录下声音的磁信号。 放音是录音的逆过程,放音时,磁带紧贴著放音磁头的缝隙通过,磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流,感应电流的变化跟记录下的磁信号相同,所以线圈中产生的是音频电流,这个电流经放大电路放大后,送到扬声器,扬声器把音频电流还原成声音。 在录音机里,录、放两种功能是合用一个磁头完成的,录音时磁头与话筒相连;放音时磁头与扬声器相连。 汽车车速表 汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表。它是利用电磁感应原理,使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比。车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘,弹簧游丝、指针轴、指针组成。其中永久磁铁与驱动轴相连。在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。 汽车车速表------电磁感应 永久磁铁的磁感线方向如图1所示。其中一部分磁感线将通过速度盘,磁感线在速度盘上的分布是不均匀的,越接近磁极的地方磁感线数目越多。当驱动轴带动永久磁铁转动时,则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化,顺着磁铁转动的前方,磁感线的数目逐渐增加,而后方则逐渐减少。由法拉第电磁感应原理知道,通过导体的磁感线数目发生变化时,在导体内部会产生感应电流。又由楞次定律知道,感应电流也要产生磁场,其磁感线的方向是阻碍(非阻止)原来磁场的变化。用楞次定律判断出,顺着磁铁转动的前方,感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反,因此它们之间互相排斥;反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同,因此它们之间相互吸引。由于这种吸引作用,速度盘被磁铁带着转动,同时轴及指针也随之一起转动。 为了使指针能根据不同车速停留在不同位置上,在指针轴上装有弹簧游丝,游丝的另一端固定在铁壳的架上。当速度盘转过一定角度时,游丝被扭转产生相反的力矩,当它与永久磁铁带动速度盘的力矩相等时,则速度盘停留在那个位置而处于平衡状态。这时,指针轴上的指针便指示出相应的车速数值。 永久磁铁转动的速度和汽车行驶速度成正比。当汽车行驶速度增大时,在速度盘中感应的电流及相应的带动速度盘转动的力矩将按比例地增加,使指针转过更大的角度,因此车速不同指针指出的车速值也相应不同。当汽车停止行驶时,磁铁停转,弹簧游丝使指针轴复位,从而使指针指在“0”处。 熔炼金属 交流的磁场在金属内感应的涡流能产生热效应,这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点,除课本所述外还有:加热效率高,达到50~90%;加热速度快;用不同频率的交流可得到不同的加热深度,这是因为涡流在金属内不是均匀分布的,越靠近金属表面层电流越强,频率越高这种现象越显著,称为“趋肤效应”。工业上把感应加热依频率分为四种:工频(50赫);中频(0.5~8千赫);超音频(20~60千赫);高频(60~600千赫)。工频交流直接由配电变压器提供;中频交变电流由三相电动机带动中频发电机或用可控矽逆变器产生;超音频和高频交流由大功率电子管振荡器产生。 利用涡流加热和熔炼金属------电磁感应 无心式感应熔炉的用途是熔炼铸铁、钢、合金钢和铜、铝等有色金属。所用交流的频率要随坩锅能容纳的金属质量多少来选择,以取得最好的效果。例如:5千克的用20千赫,100千克的用2.5千赫,5吨的用1千赫以至50千赫。 冶炼锅内装入被冶炼的金属,让高频交变电流通过线圈,被冶炼的金属中就产生很强的涡流,从而产生大量的热使金属熔化这种冶炼方法速度快,温度容易控制,能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,适于冶炼特种合金和特种钢。 感应加热法也广泛用于钢件的热处理,如淬火、回火、表面渗碳等,例如齿轮、轴等只需要将表面淬火提高硬度、增加耐磨性,可以把它放入通有高频交流的空心线圈中,表面层在几秒钟内就可上升到淬火需要的高温,颜色通红,而其内部温度升高很少,然后用水或其他淬火剂迅速冷却就可以了,其他的热处理工艺,可根据需要的加热深度选用中频或工频等。 电动机 发电机可以“反过来”运作,成为电动机。例如,用法拉第碟片这例子,设一直流电流由电压驱动,通过导电轴臂。然后由洛伦兹力定律可知,行进中的电荷受到磁场B的力,而这股力会按佛来明左手定则订下的方向来转动碟片。在没有不可逆效应(如摩擦或焦耳热)的情况下,碟片的转动速率必需使得dΦB/dt等于驱动电流的电压。 变压器 法拉第定律所预测的电动势,同时也是变压器的运作原理。当线圈中的电流转变时,转变中的电流生成一转变中的磁场。在磁场作用范围中的第二条电线,会感受到磁场的转变,于是自身的耦合磁通量也会转变(dΦB/dt)。因此,第二个线圈内会有电动势,这电动势被称为感应电动势或变压器电动势。如果线圈的两端是连线著一个电负载的话,电流就会流动。 重要意义 法拉第的实验表明,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象,所产生的电流称为感应电流。 法拉第根据大量实验事实总结出了如下定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通变化率成正比。 感应电动势用ε表示,即 ε=nΔΦ/Δt 这就是法拉第电磁感应定律。 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电和磁现象之间的相互联系。法拉第电磁感应定律的重要意义在于,一方面,依据电磁感应的原理,人们制造出了发电机,电能的大规模生产和远距离输送成为可能;另一方面,电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的套用。人类社会从此迈进了电气化时代。