1樓:承冷菱
電磁感應(electromagnetic induction)又稱磁電感應現象,是指閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動,導體中就會產生電流的現象。這種利用磁場產生電流的現象叫做電磁感應現象,產生的電流叫做感應電流。
電磁感應(electromagnetic induction)現象是指放在變化磁通量中的導體,會產生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢,若將此導體閉合成一回路,則該電動勢會驅使電子流動,形成感應電流(感生電流)邁克爾·法拉第是一般被認定為於2023年發現了電磁感應的人,雖然francesco zantedeschi2023年的工作可能對此有所預見。
電磁感應是指因為磁通量變化產生感應電動勢的現象。電磁感應現象的發現,是電磁學領域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內在聯絡,而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎,為人類獲取巨大而廉價的電能開闢了道路,在實用上有重大意義。
電磁感應現象的發現,標誌著一場重大的工業和技術革命的到來。事實證明,電磁感應在電工、電子技術、電氣化、自動化方面的廣泛應用對推動社會生產力和科學技術的發展發揮了重要的作用。
若閉合電路為一個n匝的線圈,則瞬時電動勢又可表示為:ε =n*δφ/δt(δt→0)。式中n為線圈匝數,δφ為磁通量變化量,單位wb(韋伯) ,δt為發生變化所用時間,單位為s(秒)。
ε 為產生的感應電動勢,單位為v(伏特,簡稱伏)。電磁感應俗稱磁生電,多應用於發電機。
瑞士物理學家科拉頓曾設計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗。他將一塊磁鐵放在螺線管中,試圖在閉合線圈中產生電流,又準備了一個靈敏電流計。為了排除磁鐵放入對「靈敏電流計」小磁針偏轉的影響,為了排除磁鐵放入對「靈敏電流計」指標偏轉的影響,他把「靈敏電流計」放到隔壁房間中去,用長導線把「靈敏電流計」和螺線管連線起來。
實驗開始了,科拉頓把磁鐵插到螺線管中去以後,就跑到隔壁房間中去看有沒有電流產生,但他十分痛心地看到「靈敏電流計」的指標靜止在原位。科拉頓在兩個房間之間來回跑,始終沒有看到指標動一下。實驗失敗了!
2023年8月,法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上,線圈a接直流電源,線圈b接電流表。他想用線圈a裡的強磁場來使線圈b產生電流,結果失敗了;但他並不死心,重新做這個實驗,29日他偶然發現,在閉合電鍵的一剎那,電流表指標動了一下,然後又回到了原位,一直靜止不動。法拉第這才明白,以前做實驗的時候都是等閉合電鍵之後才去看電流表的,這時電流已經處於穩定狀態,線圈b的磁場沒有發生變化,也就不會有電流產生了。
同時,他還發現,鐵環並不是必須的。拿走鐵環,再做這個實驗,上述現象仍然發生,只是線圈b中的電流弱些。
為了透徹研究電磁感應現象,法拉第做了許多實驗。2023年11月24日,法拉第向皇家學會提交的一個報告中,把這種現象定名為「電磁感應現象」,並概括了可以產生感應電流的五種型別:變化的電流、變化的磁場、運動的恆定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。
法拉第之所以能夠取得這一卓越成就,是同他關於各種自然力的統一和轉化的思想密切相關的。正是這種對於自然界各種現象普遍聯絡的堅強信念,支援著法拉第始終不渝地為從實驗上證實磁向電的轉化而探索不已。這一發現進一步揭示了電與磁的內在聯絡,為建立完整的電磁理論奠定了堅實的基礎。
電磁感應現象的產生條件有兩點(缺一不可)。
l 閉合電路。
l 穿過閉合電路的磁通量發生變化。
讓磁通量發生變化的方法有兩種,如圖1所示。一種方法是讓閉合電路中的導體在磁場中做切割磁感線的運動;另一種方法是讓磁場在導體內運動。
磁通量設在勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面,磁場的磁感應強度為b,平面的面積為s。(1)定義:在勻強磁場中,磁感應強b與垂直磁場方向的面積s的乘積,叫做穿過這
電磁感應
個面的磁通量,簡稱磁通。
(2)定義式:φ=bs
當平面與磁場方向不垂直時:
φ=bs⊥=bscosθ(θ為兩個平面的二面角)
(3)物理意義
垂直穿過某個面的磁感線條數表示穿過這個面的磁通量。
(4)單位:在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯,簡稱韋,符號是wb。
1wb=1t·1m2=1v·s。
(5)標量性:磁通量是標量,但是有正負之分,
現象(1)電磁感應現象:閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動,電路中產生感應電流。
(2)感應電流:在電磁感應現象中產生的電流。
電磁灶是應用電磁感應**
(3)產生電磁感應現象的條件:
①兩種不同表述
a.閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動
b.穿過閉合電路的磁場發生變化
②兩種表述的比較和統一
a.兩種情況產生感應電流的根本原因不同
閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動時,是導體中的自由電子隨導體一起運動,受到的洛倫茲力的一個分力使自由電子發生定向移動形成電流,這種情況產生的電流有時稱為動生電流。
穿過閉合電路的磁場發生變化時,根據電磁場理論,變化的磁場周圍產生電場,電場使導體中的自由電子定向移動形成電流,這種情況產生的電流稱為感應電流或感生電流。
b.兩種表述的統一
兩種表述可統一為穿過閉合電路的磁通量發生變化。
③產生電磁感應現象的條件
不論用什麼方法,只要穿過閉合電路的磁通量發生變化,閉合電路中就有電流產生。
條件:a.閉合電路;b.一部分導體 ; c.做切割磁感線運動
能量的轉化
能的轉化守恆定律是自然界普遍規律,同樣也適用於電磁感應現象。
感應電動勢
(1)定義:在電磁感應現象中產生的電動勢,叫做感應電動勢。方向是由低電勢指向高電勢。(2)產生感應電動勢的條件:穿過迴路的磁通量發生變化。
(3)物理意義:感應電動勢是反映電磁感應現象本質的物理量。
電磁感應式
(4)方向規定:內電路中的感應電流方向,為感應電動勢方向。
(5)反電動勢:在電動機轉動時,線圈中也會產生感應電動勢,這個感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用,這個電動勢稱為反電動勢。
電磁感應部分涉及三個方面的知識:
一是電磁感應現象的規律。電磁感應研究的是其
電磁感應式
他形式能轉化為電能的特點
電磁感應燈
和規律,其核心是法拉第電磁感應定律和楞次定律。
楞次定律表述為:感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。即要想獲得感應電流(電能)必須克服感應電流產生的安培力做功,需外界做功,將其他形式的能轉化為電能。
法拉第電磁感應定律是反映外界做功能力的,磁通量的變化率越大,感應電動勢越大,外界做功的能力也越大。
二是電路及力學知識。主要討論電能在電路中傳輸、分配,並通過用電器轉化成其他形式能的特點規律。在實際應用中常常用到電路的三個規律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學中的牛頓定律、動量定理、動量守恆定律、動能定理和能量守恆定律等概念。
三是右手定則。右手平展,使大拇指與其餘四指垂直,並且都跟手掌在一個平面內。把右手放入磁場中,若磁力線垂直進入手心(當磁感線為直線時,相當於手心面向n極),大拇指指向導線運動方向,則四指所指方向為導線中感應電流的方向。
電磁學中,右手定則判斷的主要是與力無關的方向。為了方便記憶,並與左手定則區分,可以記憶成:左力右電(即左手定則判斷力的方向,右手定則判斷電流的方向)。
或者左力右感、左生力右通電。
1.[感應電動勢的大小計算公式]
1)e=nδφ/δt(普適公式)。
2)e=blvsina(切割磁感線運動) e=blv中的v和l不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sina為v或l與磁感線的夾角。,一般用於求瞬時感應電動勢,但也可求平均電動勢。
3)em=nbsω(交流發電機最大的感應電動勢)。
4)e=b(l^2)ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割)。
2.磁通量φ=bs 計算公式△φ=φ1-φ2 ,△φ=b△s=blv△t。
3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定。
4.自感電動勢e自=nδφ/δt=lδi/δt。
△特別注意 φ, △φ ,△φ/△t無必然聯絡,e與電阻無關 e=n△φ/△t 。 電動勢的單位是伏v ,磁通量的單位是韋伯wb ,時間單位是秒s。
因磁通量變化產生感應電動勢的現象,閉合電路的一部份導體在磁場裡做切割磁感線的運動時,導體中就會產生電流,這種現象叫電磁感應。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動,導體中就會產生電流。這種現象叫電磁感應現象。
產生的電流稱為感應電流。這是初中物理課本為便於學生理解所定義的電磁感應現象,不能全面概括電磁感現象:閉合線圈面積不變,改變磁場強度,磁通量也會改變,也會發生電磁感應現象。
所以準確的定義如下:因磁通量變化產生感應電動勢的現象。
1.電路是閉合且流通的。
電磁感應
2.穿過閉合電路的磁通量發生變化。
3.電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動(切割磁感線運動就是為了保證閉合電路的磁通量發生改變)(只能部分切割,全部切割無效)(如果缺少一個條件,就不會有感應電流產生).。
4.感應電流產生的微觀解釋:電路的一部分在做切割磁感線運動時,相當於電路的一部分內的自由電子在磁場中作不沿磁感線方向的運動,故自由電子會受洛倫茲力的作用在導體內定向移動,若電路的一部分處在閉合迴路中就會形成感應電流,若不是閉合迴路,兩端就會積聚電荷產生感應電動勢。
5.電磁感應現象中之所以強調閉合電路的「一部分導體」,是因為當整個閉合電路切割磁感線時,左右兩邊產生的感應電流方向分別為逆時針和順時針,對於整個電路來講電流抵消了。
6.電磁感應中的能量關係:電磁感應是一個能量轉換過程,例如可以將重力勢能,動能等轉化為電能,熱能等。
法拉第的實驗表明,只要穿過閉合電路的磁通量發生變化就有電流產生。這種現象稱為電磁感應現象,所產生的電流稱為感應電流。
法拉第根據大量實驗事實總結出瞭如下定律:電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。
感應電動勢用ε表示,即ε=nδφ/δt這就是法拉第電磁感應定律。
電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一,它揭示了電和磁現象之間的相互聯絡。法拉第電磁感應定律的重要意義在於,一方面,依據電磁感應的原理,人們製造出了發電機,電能的大規模生產和遠距離輸送成為可能;另一方面,電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。人類社會從此邁進了電氣化時代。
希望我能幫助你解疑釋惑。
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