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“前面讲了楞次定律,提及了法拉第电磁感应定律,现在我们谈谈感应电动势与动生电动势”
01
感应电动势
感应电动势定义:由磁通量变化而引起的电动势叫做感应电动势。
法拉第电磁感应定律告诉我们:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
即dΦ/dt(没学过导数的同学可以把“d”理解为趋于0的Δ,微分学的内容)
那么,感应电动势E就等于kdΦ/dt,引入k这个比例常量,它取决于式中各量的单位。
所以,法拉第电磁感应定律用公式表达即为:
E=kdΦ/dt
E=dΦ/dt
此式子只适用于单匝线圈,如果回路是多匝线圈,每一匝线圈都将产生感应电动势。由于匝与匝相互串联,整个线圈的总电动势就是各匝产生的感应电动势之和。
若匝数为N,则总电动势E=NdΦ/dt.
但由于产生的磁场与原磁场相反,E的方向与回路的正绕行方向相反,
故可表示为,
E=-dΦ/dt
这个式子不仅表明了大小也表明了方向
02
动生电动势
动生电动势定义:在恒磁场中因导体的运动导致Φ的变化而产生的感应电动势,可称为动生电动势
在导体棒切割磁感线时,导体棒形成的闭合回路面积发生了变化,因此磁通量发生了变化。
导致产生了感应电动势,那么其微观本质是什么呢?
在给导体棒一个向右的速度V时,在导体棒中的自由电荷(为了方便我们把自由电荷看作正电荷,实则为导体棒中的自由电子,不考虑电子的热运动。)
会有一个向右的速度V1,那么磁场就会对其施加一个向外的洛伦兹力f1,
于是电荷向外有了速度V2,于是在向左的方向又有一个洛伦兹力f2,其中洛伦兹力一个分力做正功,一个分力做负功,合力恰好不做功,也可以理解为,洛伦兹力合力始终垂直于合速度,因此不做功。
洛伦兹力f2的合力为安培力F安,其作用效果为,阻碍导体棒向右运动(一定是这样的,若安培力反向,则导体棒运动的越来越快,很显然不满足能量守恒定律了!)
且随着电荷的移动产生了电势差,即为感应电动势,然后产生了感应电流,且,感应电流产生的磁场与原磁场方向相反。
谁切割,电源就在谁身上,
那么动生电动势的电动势大小如何计算呢?
首先,感应电动势E=dΦ/dt.
dΦ=BdS,dΦ/dt=BdS/dt=BVs(面速度)
而Vs=ΔS/Δt=lVΔt/Δt=lV(其中l为导体棒在闭合回路中被接入的长度)
故E动生电动势=BLV
03
感生电动势
麦克斯韦提出:变化的磁场在其周围空间激发一种新的电场,称为感生电场或涡旋电场。处于电场的中的电荷会受到感生电场力的作用,感生电场力是产生电动势的非静电力,其感应电场的存在与是否存在闭合电路无关。
04总结感应电动势包含感生电动势,动生电动势一般我们见到的大多都是B变S不变而产生的的感应电动势(感生电动势)和S变B不变的感应电动势(动生电动势)(常见的如导体棒运动切割磁感线。)而如果B与S都为变量,甚至B与S夹角也变化,那么问题就变得极为复杂了,我们暂不考虑这种情况。 #artContent h1{font-size:16px;font-weight: 400;}#artContent p img{float:none !important;}#artContent table{width:100% !important;}
04总结感应电动势包含感生电动势,动生电动势一般我们见到的大多都是B变S不变而产生的的感应电动势(感生电动势)和S变B不变的感应电动势(动生电动势)(常见的如导体棒运动切割磁感线。)而如果B与S都为变量,甚至B与S夹角也变化,那么问题就变得极为复杂了,我们暂不考虑这种情况。 #artContent h1{font-size:16px;font-weight: 400;}#artContent p img{float:none !important;}#artContent table{width:100% !important;}
04
总结
感应电动势包含感生电动势,动生电动势
一般我们见到的大多都是B变S不变而产生的的感应电动势(感生电动势)
和S变B不变的感应电动势(动生电动势)(常见的如导体棒运动切割磁感线。)
而如果B与S都为变量,甚至B与S夹角也变化,那么问题就变得极为复杂了,我们暂不考虑这种情况。