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法拉第在实验中发现,用伏打电池给一组线圈通电或断电的瞬间,另一组线圈中有电流产生。随后法拉第又发现磁铁与闭合线圈相对运动时,线圈中也有电流产生。经过大量实验研究,法拉第总结出产生感应电流的几种情况:变化的电流,变化的磁场,运动的磁铁,在磁场中运动的导体。这些实验大致可归纳为两种情况:一是闭合回路保持不动但周围的磁场发生变化;二是闭合回路和磁场间发生了相对运动。
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。
电磁感应现象在实际中有着广泛的应用,特别在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面。例如,在电工技术中,运用电磁感应原理制造的发电机、感应电动机及变压器等设备,为充分而又方便地利用自然界的能源提供了条件;在电子技术中,广泛地采用电感元件来发射、接收或传递讯号;运用电磁感应的原理不仅制成多种电磁测量仪表,而且还制造了各种用于非电量电测的传感器。此外,例如加热用的感应电炉、核物理研究中用的电子感应加速器等等,也都运用了电磁感应原理。
像用电场线描述电场一样,为了形象地描述磁场的强弱和方向,可在磁场中画出一系列曲线,使曲线上任一点的切线方向都和该点的磁场方向一致,这些曲线叫做磁感线。用磁感线可直观地表示磁场中各点的磁场的大小和方向,磁感线密处磁场强,磁感线疏处磁场弱。物理学上规定:小磁针静止时北极 (N极)的指向,为该点的磁场的方向。
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。
所谓切割磁感线运动,是指物体在磁场中运动,而该运动一定与磁感线成一定角度,而不与磁感线平行。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,为了形象的表示磁场分布,用了以下实验方法:1.在一...
1.ab边、cd边切割磁感线。2.线圈平面与磁感线垂直时,如左边的图,如果转轴稍微转动一点,ab边、cd边的运动方向(画面上是水平方向)是与磁力线的方向一致的,所以不切割磁力线,因此也不会产生感应电势...
可以用右手的手掌和手指的方向来记忆导线切割磁感线时所产生的电流的方向。
金属杆切割磁感线过程中的能量转化
金属杆切割磁感线过程中的能量转化
切割磁感线是导体在磁场中的运动方式,在研究问题时,我们可以把磁感线想象成真实存在的线,把导体想象成一把刀,这样会方便一些。当导体在磁场中运动时,方向不与磁感线平行(比如垂直或斜向运动),我们就可以说导体在磁场中做切割磁感线运动。切割磁感线运动会产生电流,这一现象被称为电磁感应现象,产生的电流称为感应电流。它最早于1831年由英国科学家法拉第发现,人们根据这一原理制成了早期的发电机,开启了人类大规模用电的时代。
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:1.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极,小磁针的S极指向磁铁N极,我们把这些小磁针的指向从磁铁N极到S极连接起来,得到的线就称为磁感线。
如果闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的话,导体中的电子就会受到洛伦兹力,洛伦兹力属于非静电力,能引起电势差,从而产生电流,该电流称为感应电流。感应电流的方向可用右手定则(这一点常常有人记混,可以发现“力”字向左撇,就用左手;而“电”字向右撇,就用右手,记忆口诀:左通力右生电)判断。这种磁生电的现象称为电磁感应现象,最先由法拉第发现。