法拉第电磁感应定律:确定感应电动势大小的定律,闭合电路中产生的感应电动势的大小跟穿过该电路的磁通量变化率成正比,即ε=δφδt。
一段导体做切割磁感线运动时导体中产生的感应电动势ε=blvsinθ可看成是该定律所描述的一种特殊情况。
电磁感应定律的应用:
发电机
由法拉第电磁感应定律因电路及磁场的相对运动所造成的电动势,是发电机背后的根本现象。当永久性磁铁相对于一导电体运动时(反之亦然),就会产生电动势。
如果电线这时连着电负载的话,电流就会流动,并因此产生电能,把机械运动的能量转变成电能。例如,鼓轮发电机。
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。
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接着一个电负载的话,电流就会流动。
法拉第电磁感应定律解释不了动生电动势
在探索电磁感应的领域,动生电动势与感生电动势是两个重要的概念。
当讨论它们的区别时,我们通常会从法拉第电磁感应定律出发。
感生电动势,如由定律直接得出,是由于磁场变化导致的电动势,[公式],而动生电动势同样源于法拉第定律,它源自导体切割磁感线时产生的电动势,[公式],两者都涉及磁通量的变化率。
在具体问题中,例如一个导体棒在匀强磁场中做匀速运动产生的电动势,看似可以同时从两个闭合回路ACFGA和CDEFC的磁通量变化率来计算,[公式]和[公式]。
但这并不意味着两者电动势相加,因为动生电动势的关键在于导体棒本身,它是产生电动势的“源头”,而感生电动势则涉及整个回路的响应。
在等效电路分析中,我们需要区分这两者的贡献,例如回路CAGF和CDEF的电动势分别对应于[公式]和[公式],而回路ADEGA的磁通量不变,导致电动势为零,[公式]。
通过等效电源方法,我们可以将这些电动势和内阻组合,形成总电动势[公式]和总内阻[公式],从而得到流过导体棒的电流[公式]。
这与动生电动势的计算结果是一致的,但关键在于理解感生电动势的全局视角与动生电动势的特定导体来源。
总结来说,动生电动势和感生电动势的区别在于电源的来源:动生电动势的“电源”是切割磁感线的导体,而感生电动势则源自整个回路对磁场变化的响应。
理解这一点,可以帮助我们更准确地应用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
在“袁氏物语”中,我们将继续深入探讨这些概念及其在电磁感应问题中的应用,希望你继续关注和学习。相关阅读资料包括:
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