1、電磁感應
當導體相對于磁場運動并切割磁力線或通過線圈的磁通量發生變化時,導體或線圈中就會產生感應電動勢。 如果導體或線圈是閉環的一部分,則導體或線圈中將產生電流。 這種現象稱為電磁感應。 電磁感應產生的電流稱為感應電流。
1. 產生感應電流的條件
通過閉合電路的磁通量會發生變化。
2. 產生感應電動勢的條件
無論回路是否閉合,只要通過線圈平面的磁通量發生變化,線路中就會產生感應電動勢。
3、電磁感應現象的本質是產生感應電動勢。 如果回路閉合,就會產生感應電流。 如果回路不閉合感應電動勢產生的條件,則只有感應電動勢而沒有感應電流。
2. 導體切割磁力線時的感應電動勢
1、導體切割磁力線產生的感應電動勢或電流的方向可由右手定則確定。
2、導體切割磁力線產生的感應電動勢計算公式為E=α。式中
B為均勻磁場的磁感應強度,T;
L為導體在磁場中的有效長度,m;
V——導體切割磁力線的速度,m/s; α為導體切割磁力線的方向與磁力線之間的夾角;
E是感應電動勢。
3、當切割磁力線的導體運動方向與磁力線平行時感應電動勢產生的條件,α=0°,sinα=0,導體中產生的感應電動勢e=0;
當切割磁力線的導體運動方向與磁力線垂直時,α=90°,sinα=1,導體中產生的感應電動勢Em=BLV。
3、線圈回路磁通變化時的感應電動勢
通常用楞次定律來確定感應電動勢的方向,用法拉第電磁感應定律來計算感應電動勢的大小。
1.楞次定律
當閉合線圈回路中的磁通量發生變化時,回路中就會產生感應電流,而感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。
1)線圈回路中磁通變化產生的感應電動勢或電流的方向可由楞次定律確定。
(1)首先確定原磁通量的方向及其變化趨勢:增加還是減少;
(2)根據感應電流的磁場方向與原磁通的變化趨勢相反的原理,確定感應電流的磁場方向;
(3)根據感應電流的磁場方向,用右手螺旋定則確定感應電動勢或感應電流的方向。
(4)當原磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反; 當原磁通量減少時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,即感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。原磁場,即感應電流的方向與原磁場的方向相同。
2)楞次定律的另一種表達
感應電流有三種形式:
(1)阻礙原有磁通量的變化;
(2)阻礙物體之間的相對運動;
(3)阻礙原有電流(自感)的變化。
2.法拉第電磁感應定律
線圈環的磁通量變化產生的電動勢的大小與通過線圈環的磁通量的變化成正比。 N匝線圈感應電動勢的表達式:E=N△Φ/△t,其中
N為線圈匝數;
△Φ/△t為磁通變化率,Wb/s;
E 是感應電動勢,V。
4.自我認知
1. 自感應
由于線圈本身電流變化而感應出電動勢的電磁現象稱為自感,簡稱自感。
2. 磁力鏈接
磁鏈是由導電線圈或電流環鏈接的磁通量。 磁鏈等于導電線圈的匝數N與通過該線圈每匝的平均磁通量Φ的乘積,因此也稱為磁通匝數。 用Ψ表示,Ψ=NΦ。
3、自感系數
線圈的磁鏈與電流的比值稱為線圈的自感系數,也稱為電感。 電感是表示線圈產生自感磁鏈能力的物理量。 用L表示,L=Ψ/i。
4、自感電動勢
自感應產生的感應電動勢稱為自感電動勢。 自感電動勢的大小取決于線圈的自感系數和電流變化的速度。 自感電動勢的方向始終阻礙電流的變化。 即當電流增大時,自感電動勢的方向與電流的方向相反。 當電流減小時,自感電動勢的方向與電流方向相反。 感應電動勢的方向與電流的方向相同。
5、互感
1、互感
一個線圈中電流的變化在另一個線圈中感應出電動勢的電磁現象稱為互感。
2、互感系數
互感系數是在互感現象中一個電路中感應出的磁通量除以另一電路中產生磁通量的電流,簡稱互感。 其大小與線圈的匝數、尺寸、相對位置以及線圈內介質的導磁率有關。
3、互感電動勢
由互感產生的電動勢稱為互感電動勢。 互感電動勢的方向仍然可以通過效用定律來判斷,它不僅取決于磁通量的增加或減少,而且還與線圈的纏繞方向有關。
6、渦流
1、渦流現象
將線圈纏繞在導體上,并使交流電流通過線圈,以產生交變磁場。 由于線圈中間的導體可以等效為圓周方向的閉合電路,閉合電路中的磁通量不斷變化,因此會在線圈的圓周方向產生感應電動勢和感應電流。導體,電流方向沿導體圓周。 旋轉的方向就像一個渦流,因此整個導體內部產生電磁感應和感應電流的現象稱為渦流現象。
2、渦流損耗
由于渦流引起的能量損失稱為渦流損失。 渦流損耗的大小與磁場變化方式、導體的運動方式、導體的幾何形狀、導體的導磁率和電導率等因素有關。
3、渦流抑制
當大導體在磁場中運動或處于變化的磁場中時,會產生感應電動勢并形成渦流,造成較大的渦流損耗。 為了減少渦流損耗,鐵芯上常堆放許多硅鋼片等鐵磁導體片。 這些片材被分割成梯形,表面涂有一層薄薄的絕緣漆或絕緣氧化物。 當磁場穿過片材的狹窄橫截面時,渦流被限制沿著每個片材中的一些狹窄環路流動。 這些回路中的凈電動勢較小,回路的長度較大,并且由于片材的電阻率較高,這顯著降低了渦流損耗。 因此,疊片鐵芯廣泛應用于交流電機和變壓器中。