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電磁感應(yīng)現(xiàn)象:揭示電與磁的內(nèi)在聯(lián)系,成就電磁學(xué)偉大發(fā)現(xiàn)

更新時(shí)間:2024-10-01 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

電磁感應(yīng)( )是導(dǎo)體置于變化的磁通量中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象。這種電動(dòng)勢稱為感應(yīng)電動(dòng)勢或感應(yīng)電動(dòng)勢。如果這個(gè)導(dǎo)體閉合成一個(gè)回路,電動(dòng)勢就會(huì)驅(qū)動(dòng)電子流動(dòng),形成感應(yīng)電流(感應(yīng)電流)。邁克爾·法拉第被普遍認(rèn)為是 1831 年發(fā)現(xiàn)電和磁感應(yīng)的人,盡管多年的工作可能已經(jīng)預(yù)見到了這一點(diǎn)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

簡介SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)是指由于磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁爐是電磁感應(yīng)的應(yīng)用圖片SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是電磁領(lǐng)域最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系,而且為電與磁的相互轉(zhuǎn)換奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),為人類獲得巨大而廉價(jià)的電能開辟了道路,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),標(biāo)志著一場重大工業(yè)和技術(shù)革命的到來。事實(shí)證明,電磁感應(yīng)在電氣工程、電子技術(shù)、電氣化、自動(dòng)化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用電磁感應(yīng)圖片,對社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

若閉路為n匝線圈,則可表示為: 其中n為線圈匝數(shù),ΔΦ為磁通量的變化量,單位為Wb(韋伯),Δt為所需時(shí)間發(fā)生的變化,單位為s。ε是產(chǎn)生 的感應(yīng)電動(dòng)勢,單位為V(伏特,簡稱伏特)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)俗稱磁電,多用于發(fā)電機(jī)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

基本概念SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

磁通量SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

假設(shè)均勻磁場中有一個(gè)垂直于磁場方向的平面,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,該平面的面積為S。 (1)定義:在均勻磁場中磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積,稱為穿過該磁場的乘積。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

表面上的磁通量。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(2)公式:Φ=BSSfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)平面不垂直于磁場方向時(shí):SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

Φ=BS⊥=BScosθ(θ為兩個(gè)平面的二面角)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(3)物理意義SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

通過表面的磁力線的數(shù)量表示通過表面的磁通量。 (4)單位:在國際單位制中,磁通量的單位為韋伯,簡稱Wei,符號(hào)為Wb。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1Wb=1T·1m2=1V·s。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)現(xiàn)象SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象:閉合電路中的一部分導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁力線,電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(2)感應(yīng)電流:電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(3)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件:SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

①兩種不同的表達(dá)方式SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

一個(gè)。閉合電路中導(dǎo)體的一部分相對于磁場運(yùn)動(dòng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

b.通過閉合電路時(shí)磁場的變化SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

②兩種表述的比較與統(tǒng)一SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

一個(gè)。兩種情況產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因是不同的。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)閉合電路中導(dǎo)體的一部分相對于磁場運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體運(yùn)動(dòng),洛倫茲力的一個(gè)分量使自由電子定向運(yùn)動(dòng),形成電流。這種情況下產(chǎn)生的電流有時(shí)稱為動(dòng)態(tài)電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化時(shí),根據(jù)電磁場理論,在變化的磁場周圍會(huì)產(chǎn)生電場。電場使導(dǎo)體中的自由電子定向移動(dòng)形成電流。這種情況下產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流或感應(yīng)電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

b.兩種表達(dá)方式的統(tǒng)一SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這兩種說法可以統(tǒng)一為通過閉合電路的磁通量的變化。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

③產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

無論采用什么方法,只要通過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

條件: A.閉路; b.導(dǎo)體的一部分; c.做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

能量轉(zhuǎn)換SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

能量轉(zhuǎn)換守恒定律是自然界的普遍規(guī)律,也適用于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

感應(yīng)電動(dòng)勢SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(1)定義:電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為感應(yīng)電動(dòng)勢。方向是從低潛力到高潛力。 (2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件:通過回路的磁通量變化。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(3)物理意義:感應(yīng)電動(dòng)勢是反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象本質(zhì)的物理量。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)式SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(4)方向調(diào)節(jié):內(nèi)部電路中感應(yīng)電流的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(5)反電動(dòng)勢:當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。該感應(yīng)電動(dòng)勢總是削弱電源電動(dòng)勢的效果。該電動(dòng)勢稱為反電動(dòng)勢。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)圖片SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

相關(guān)知識(shí)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)部分涉及三個(gè)方面的知識(shí):SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

一是電磁感應(yīng)現(xiàn)象定律。電磁感應(yīng)是研究它的SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)式SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其他可轉(zhuǎn)化為電能的形式的特點(diǎn)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)燈SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

定律,其核心是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楞次定律指出:感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。即想要獲得感應(yīng)電流(電能),就必須克服感應(yīng)電流產(chǎn)生的安培力來做功,需要對外做功才能將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。法拉第電磁感應(yīng)定律反映了外部做功的能力。磁通量的變化率越大貝語網(wǎng)校,感應(yīng)電動(dòng)勢越大,對外做功的能力也越大。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第二是電路和機(jī)械知識(shí)。主要討論電能在電路中傳輸、分配以及通過用電器轉(zhuǎn)化為其他形式能量的特點(diǎn)和規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常用到電路三定律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)以及力學(xué)中的牛頓定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、能量守恒定律等概念。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第三個(gè)是右手定則。將右手壓平,使拇指與其他四個(gè)手指垂直,并與手掌在同一平面上。將右手放入磁場中。如果磁力線垂直進(jìn)入你的手掌(當(dāng)磁力線筆直時(shí),相當(dāng)于你的手掌朝向N極),并且你的拇指指向?qū)Ь€的運(yùn)動(dòng)方向,那么四個(gè)手指所指的方向就是導(dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在電磁學(xué)中,右手定則主要確定與力無關(guān)的方向。為了方便記憶并與左手定則區(qū)別,可記為:左力右電(即左手定則決定力的方向,右手定則決定方向)電流)。或者左力感受右力,左力產(chǎn)生力,右力激發(fā)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

計(jì)算公式SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1.【感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算公式】SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1)E=nΔΦ/Δt(通用公式){法拉第電磁感應(yīng)定律,E:感應(yīng)電動(dòng)勢(V),n:感應(yīng)線圈匝數(shù),ΔΦ/Δt:磁通量變化率}。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2)E=(切割磁力線的運(yùn)動(dòng)) BLV中的E=v和L不能平行于磁力線,但也不需要垂直于磁力線,其中sinA為v或L 和磁力線。 {L:有效長度(m)}SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3)Em=nBSω(交流發(fā)電機(jī)的最大感應(yīng)電動(dòng)勢){Em:感應(yīng)電動(dòng)勢峰值}。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

手持式電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4)E=B(L^2)ω/2(導(dǎo)體一端固定并以ω旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^ 2) 指L平方}。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2、磁通量 Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:均勻磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度(T),S:面對面積(m2)}計(jì)算公式 △Φ=Φ1-Φ2,△Φ=B △S=BLV△t。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3、感應(yīng)電動(dòng)勢的正負(fù)極可以通過感應(yīng)電流的方向{電源內(nèi)部電流的方向:從負(fù)極到正極}來確定。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4、自感電動(dòng)勢E=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(shù)(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯大),ΔI:變化電流,Δt:所花費(fèi)的時(shí)間,ΔI/Δt:自感電流的變化率(變化速度)}。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

△特別注意,Φ、△Φ、△Φ/△t沒有必然關(guān)系,E與電阻E=n△Φ/△t無關(guān)。電動(dòng)勢的單位是伏特V,磁通量的單位是韋伯Wb,時(shí)間的單位是秒。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)定律SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

發(fā)現(xiàn)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1820年HC奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后,許多物理學(xué)家試圖尋找其相反的效應(yīng)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

邁克爾·法拉第SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

提出了磁能否產(chǎn)生電以及磁能否作用于電的問題。 1822年,DFJ阿拉戈和A.馮洪堡在測量地磁強(qiáng)度時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。 1824年,阿拉戈根據(jù)這一現(xiàn)象進(jìn)行了銅板實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的銅板會(huì)帶動(dòng)上面自由懸浮的磁針旋轉(zhuǎn),但磁針的旋轉(zhuǎn)與銅板不同步,稍有滯后。 。電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)是最早發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,但由于它們沒有直接表示為感應(yīng)電流,因此當(dāng)時(shí)無法解釋。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1831年8月,M.法拉第在軟鐵環(huán)的兩側(cè)纏繞了兩個(gè)線圈。其中之一是一個(gè)閉環(huán),一根磁針平行放置在電線下端附近。另一個(gè)連接到電池組并連接到開關(guān),形成帶電閉環(huán)。環(huán)形。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),打開開關(guān)時(shí),磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn);當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí),磁針向相反方向偏轉(zhuǎn),這表明在沒有電池組的情況下,線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流。法拉第立即意識(shí)到這是一種非恒定的瞬態(tài)效應(yīng)。隨后,他進(jìn)行了數(shù)十次實(shí)驗(yàn),將產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況歸納為五類:電流變化、磁場變化、恒定電流移動(dòng)、磁鐵移動(dòng)、導(dǎo)體在磁場中移動(dòng),并將這些現(xiàn)象形式化。命名為電磁感應(yīng)。此外,法拉第發(fā)現(xiàn),在相同條件下,不同金屬導(dǎo)體的回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成正比。由此電磁感應(yīng)圖片,他認(rèn)識(shí)到,即使沒有環(huán)路,感應(yīng)電流也是由感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的,與導(dǎo)體的特性無關(guān)。感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢仍然存在。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

法拉第演示電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

隨后,給出了決定感應(yīng)電流方向的楞次定律和描述電磁感應(yīng)定量定律的法拉第電磁感應(yīng)定律。根據(jù)產(chǎn)生原因的不同,感應(yīng)電動(dòng)勢分為動(dòng)動(dòng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電動(dòng)勢兩種。前者源于洛倫茲力,后者源于變化磁場產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電場。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

法拉第定律最初是基于觀察的實(shí)驗(yàn)定律。后來形式化后,其偏導(dǎo)數(shù)的有限版本與其他電磁定律一起成為麥克斯韋方程組的現(xiàn)代亥維賽版本。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

法拉第電磁感應(yīng)定律是基于法拉第 1831 年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。這一效應(yīng)大約在同一時(shí)間由約瑟夫·亨利發(fā)現(xiàn),但法拉第更早發(fā)表。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

請參閱麥克斯韋對電動(dòng)勢的原始討論。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楞次定律由波羅的海的德國科學(xué)家海因里希·楞次于1834年發(fā)現(xiàn),它規(guī)定了感應(yīng)電動(dòng)勢的方向以及產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的電流的方向。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

描述SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

由于磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象。當(dāng)閉合電路中的導(dǎo)體移動(dòng)切割磁場中的磁力線時(shí),導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。當(dāng)閉合電路中導(dǎo)體的一部分在磁場中運(yùn)動(dòng)并切割磁力線時(shí),導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。這是初中物理課本上為方便學(xué)生理解而定義的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。它不能全面概括電磁感應(yīng)現(xiàn)象:閉合線圈面積不變而磁場強(qiáng)度發(fā)生變化,磁通量也會(huì)發(fā)生變化,也會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所以準(zhǔn)確的定義如下:由于磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)定律SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

狀況SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1、電路有閉合和開路。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2、通過閉路的磁通量發(fā)生變化。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3、電路的一部分在磁場中做出切割磁力線的動(dòng)作(切割磁力線的動(dòng)作是為了保證閉合電路的磁通量發(fā)生變化)(如果缺少一個(gè)條件,則不存在)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4、感應(yīng)電流產(chǎn)生的微觀解釋:當(dāng)電路的一部分運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí),相當(dāng)于電路中的自由電子在磁場中不沿著磁力方向運(yùn)動(dòng)磁力線,因此自由電子會(huì)受到洛倫佐磁力的作用,在導(dǎo)體內(nèi)定向移動(dòng)。如果電路的一部分處于閉環(huán)狀態(tài),就會(huì)形成感應(yīng)電流。如果不是閉環(huán),電荷就會(huì)在兩端積聚,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

5、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中之所以強(qiáng)調(diào)閉合電路的“導(dǎo)體的一部分”,是因?yàn)楫?dāng)整個(gè)閉合電路切割磁感應(yīng)線時(shí),左右兩側(cè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向分別是逆時(shí)針和順時(shí)針。對于整個(gè)電路,電流相互抵消。 。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

6、電磁感應(yīng)中的能量關(guān)系:電磁感應(yīng)是一種能量轉(zhuǎn)換過程,例如可以將重力勢能、動(dòng)能等轉(zhuǎn)換成電能、熱能等。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

重要實(shí)驗(yàn)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

一組連接到檢流計(jì)的導(dǎo)體線圈纏繞在空心紙管上。當(dāng)磁棒插入線圈時(shí),電流SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),在將磁棒從線圈中抽出的過程中,檢流計(jì)的指針向相反的方向偏轉(zhuǎn)。磁棒插入或退出線圈的速度越快,檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度就越大。但當(dāng)磁棒不動(dòng)時(shí),檢流計(jì)的指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

對于線圈來說,磁棒的移動(dòng)意味著其周圍的磁場發(fā)生變化,從而使線圈感應(yīng)出電流。法拉第終于實(shí)現(xiàn)了他多年的夢想——利用磁鐵的運(yùn)動(dòng)來發(fā)電!奧斯特和法拉第的發(fā)現(xiàn)深刻地揭示了一組極其美麗的物理對稱性:移動(dòng)的電產(chǎn)生磁,移動(dòng)的磁產(chǎn)生電。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不僅磁棒和線圈的相對運(yùn)動(dòng)會(huì)在線圈中引起感應(yīng)電流,而且一個(gè)線圈中電流的變化也會(huì)在另一個(gè)線圈中引起感應(yīng)電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

通過開關(guān) k 將線圈連接至電源。當(dāng)開關(guān)k閉合或斷開時(shí),線圈2中將出現(xiàn)感應(yīng)電流。如果將連接到線圈1的直流電源改為交流電源,則線圈1中將通有交流電,同時(shí)也會(huì)在線圈1中產(chǎn)生感應(yīng)電流。線圈。這也是因?yàn)榫€圈1的電流變化引起線圈2周圍的磁場變化。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

技術(shù)應(yīng)用SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

動(dòng)圈麥克風(fēng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在劇院里,為了讓觀眾聽清楚演員的聲音,往往需要放大聲音。一種可以放大聲音的裝置SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

麥克風(fēng)的工作原理-----電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

該裝置主要包括麥克風(fēng)、放大器和揚(yáng)聲器三部分。麥克風(fēng)是一種將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的設(shè)備。圖2是動(dòng)圈麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖。它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。當(dāng)聲波振動(dòng)金屬振膜時(shí),與振膜相連的線圈(稱為音圈)一起振動(dòng),音圈隨之振動(dòng)。永磁體在磁場中振動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流(電信號(hào))。感應(yīng)電流的大小和方向發(fā)生變化。變化的幅度和頻率由聲波決定。該信號(hào)電流經(jīng)放大器放大后傳輸至揚(yáng)聲器。從揚(yáng)聲器發(fā)出放大的聲音。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

錄音機(jī)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

錄音機(jī)主要由內(nèi)部傳聲器、磁帶、錄放音磁頭、放大電路、揚(yáng)聲器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。圖1是磁帶錄音機(jī)錄音、放音原理示意圖。錄音時(shí),聲音使麥克風(fēng)產(chǎn)生隨聲音變化的感應(yīng)電流——音頻電流。音頻電流經(jīng)放大電路放大后,進(jìn)入錄音磁頭的線圈,磁頭間隙中產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場。磁帶緊貼磁頭間隙移動(dòng),磁帶上的磁粉層被磁化,聲音的磁信號(hào)就記錄在磁帶上。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

回放是錄音的逆過程。重放時(shí),磁帶經(jīng)過重放磁頭的間隙附近。磁帶上變化的磁場會(huì)在回放磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的變化與記錄的磁信號(hào)相同。所以線圈中產(chǎn)生的是音頻電流。該電流被放大器電路放大并發(fā)送到揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器將音頻電流恢復(fù)為聲音。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在磁帶錄音機(jī)中,錄音和放音兩種功能是利用一個(gè)磁頭來完成的。錄音時(shí),磁頭與麥克風(fēng)連接;播放時(shí),磁頭與揚(yáng)聲器相連。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

汽車車速表SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

汽車駕駛室內(nèi)的車速表是指示汽車行駛速度的儀表。它利用電磁感應(yīng)原理使SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

汽車車速表------電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

表盤上指針的角度與汽車的速度成正比。車速表主要由傳動(dòng)軸、磁鐵、測速盤、彈簧游絲、指針軸、指針等組成。永磁體連接到驅(qū)動(dòng)軸。表殼配備以公里/小時(shí)刻度的表盤。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

永磁體的磁力線方向如圖1所示。部分磁力線會(huì)穿過測速盤。調(diào)速輪上的磁力線分布不均勻。越靠近磁極,磁力線的數(shù)量越多。當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)永磁體旋轉(zhuǎn)時(shí),經(jīng)過調(diào)速盤各部分的磁力線會(huì)依次變化。沿著磁鐵旋轉(zhuǎn)的前方,磁力線的數(shù)量逐漸增加,而向后的磁力線的數(shù)量逐漸減少。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,當(dāng)穿過導(dǎo)體的磁力線數(shù)量發(fā)生變化時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律還可知,感應(yīng)電流也會(huì)產(chǎn)生磁場,其磁力線的方向會(huì)阻礙(而不是阻止)原磁場的變化。從楞次定律可以判斷,沿著磁體旋轉(zhuǎn)的正面,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁力線與磁體產(chǎn)生的磁力線方向相反,因此相互排斥;反之,后面的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁力線方向相同。磁鐵產(chǎn)生的磁場線方向相同,因此相互吸引。由于這種吸引力,速度撥盤在磁鐵的作用下旋轉(zhuǎn),軸和指針也一起旋轉(zhuǎn)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為了使指針根據(jù)不同的車速停留在不同的位置,指針軸上安裝有彈簧游絲,游絲的另一端固定在鐵殼的框架上。當(dāng)調(diào)速盤旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí),游絲被扭轉(zhuǎn),產(chǎn)生相反的扭矩。當(dāng)它等于驅(qū)動(dòng)調(diào)速板的永磁體的扭矩時(shí),調(diào)速板保持在該位置并處于平衡狀態(tài)。此時(shí),指針軸上的指針指示相應(yīng)的車速值。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

永磁體旋轉(zhuǎn)的速度與汽車的速度成正比。當(dāng)汽車行駛速度增加時(shí),調(diào)速旋鈕中感應(yīng)的電流和驅(qū)動(dòng)調(diào)速旋鈕旋轉(zhuǎn)的相應(yīng)扭矩將成比例增加,導(dǎo)致指針旋轉(zhuǎn)更大的角度。因此,根據(jù)車速的不同,指針?biāo)甘镜乃俣戎狄矔?huì)有所不同。 。當(dāng)汽車停止行駛時(shí),磁鐵停止轉(zhuǎn)動(dòng),彈簧游絲使指針軸復(fù)位,使指針指向“0”。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

冶煉金屬SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

交流磁場在金屬中感應(yīng)出的渦流可以產(chǎn)生熱效應(yīng)。這種加熱方式與燃油加熱相比有很多優(yōu)點(diǎn)。除了課本上提到的還有:加熱效率高,達(dá)到50-90%;加熱速度快;不同頻率的交流電可以產(chǎn)生不同的加熱深度。這是因?yàn)闇u流在金屬中分布不均勻。電流越接近金屬表層,電流越強(qiáng)。頻率越高,這種現(xiàn)象越強(qiáng)烈。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

利用渦流加熱熔化金屬------電磁感應(yīng)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

顯著,稱為“趨膚效應(yīng)”。行業(yè)中,感應(yīng)加熱按頻率分為四種:工頻(50kHz);中頻(0.5~8kHz);超音頻(20~60kHz);高頻(60~600 kHz)。工頻交流由配電變壓器直接提供;由三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)中頻發(fā)電機(jī)或晶閘管逆變器產(chǎn)生中頻交流電;超音頻和高頻交流電由大功率電子管振蕩器產(chǎn)生。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

無心感應(yīng)爐用于熔化鑄鐵、鋼、合金鋼以及銅、鋁等有色金屬。應(yīng)根據(jù)坩堝可容納的金屬質(zhì)量來選擇所使用的通信頻率,以達(dá)到最佳效果。例如:5公斤使用20赫茲,100公斤使用2.5赫茲,5噸使用1赫茲甚至50赫茲。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

將待熔煉的金屬放入熔煉鍋中,讓高頻交流電通過線圈。在被熔煉的金屬中產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流,從而產(chǎn)生大量的熱量來熔化金屬。這種熔煉方法速度快,溫度容易控制,并能防止有害雜質(zhì)混入熔煉金屬中,適用于熔煉特種合金和特種鋼。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

感應(yīng)加熱方法還廣泛用于鋼件的熱處理,如淬火、回火、表面滲碳等。例如齒輪、軸等只需進(jìn)行表面淬火,以增加硬度和耐磨性。它們可以放入高頻交流空心線圈中,表層可以在幾秒鐘內(nèi)升至淬火所需的高溫,顏色呈紅色,而內(nèi)部溫度上升很少,然后可用水或其他淬火劑快速冷卻。其他熱處理工藝,可根據(jù)所需加熱深度選擇中頻或工頻。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電動(dòng)機(jī)SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

發(fā)電機(jī)可以“反向”運(yùn)行并成為電動(dòng)機(jī)。例如,使用法拉第盤示例,假設(shè)直流電流由通過導(dǎo)電軸臂的電壓驅(qū)動(dòng)。那么根據(jù)洛倫茲力定律,行進(jìn)的電荷受到磁場B的力,這個(gè)力將使圓盤按照弗萊明左手定則規(guī)定的方向旋轉(zhuǎn)。在沒有不可逆效應(yīng)(例如摩擦或焦耳熱)的情況下,圓盤必須以一定速率旋轉(zhuǎn),使得 dΦB/dt 等于驅(qū)動(dòng)電流的電壓。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

變壓器SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

法拉第定律預(yù)測的電動(dòng)勢也是變壓器的工作原理。當(dāng)線圈中的電流變化時(shí),變化的電流產(chǎn)生變化的磁場。磁場范圍內(nèi)的第二根導(dǎo)線會(huì)感受到磁場的變化,因此其自身的耦合磁通量也會(huì)發(fā)生變化(dΦB/dt)。因此,在第二個(gè)線圈中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢,稱為感應(yīng)電動(dòng)勢或變壓器電動(dòng)勢。如果將電負(fù)載連接到線圈的兩端,就會(huì)有電流流動(dòng)。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

重要性SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

法拉第的實(shí)驗(yàn)表明,每當(dāng)通過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

法拉第根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)出以下定律:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與通過電路的磁通量的變化率成正比。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

感應(yīng)電動(dòng)勢用ε表示,即ε=nΔΦ/Δt。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重要的發(fā)現(xiàn)之一,揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系。法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義在于,一方面,人們根據(jù)電磁感應(yīng)原理創(chuàng)造了發(fā)電機(jī),使大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離傳輸電能成為可能;另一方面,電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電氣技術(shù)和電子技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。廣泛應(yīng)用于電磁測量等方面。人類社會(huì)從此進(jìn)入電氣化時(shí)代。SfO物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

發(fā)表評(píng)論

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