線圈轉動模型圖如下:
設線圈從中性面(線圈垂直于磁場位置)開始轉動,角速度為ω,AB和CD邊長為L1,BC和AD邊長為L2,則在時刻t時線圈中的感應電動勢的表達式推導如下。
如上圖所示,AB和CD邊在切割磁感線,將AB和CD邊某時刻的速度進行分解,分解成沿磁感線方向和垂直于磁感線方向。
e=NBSL1ωνsinωt
ν=(ωL2)/2
聯立可得:e=NBSωsinωt
感應電動勢的最大值Em=NBSω
e=Emsinωt(Em為電動勢的最大值)
對公式e=NBSωsinωt的理解
1、e=NBSωsinωt是電動勢的的瞬時表達式,表示t時刻電動勢的值。
2、瞬時表達式與線圈開始轉動的位置有關。若線圈從中性面開始轉動,表達式為E=NBSωsinωt;若從垂直于中性面開始計時,表達式為E=NBSωcosωt。
3、電動勢的最大值Em與線圈開始轉動的位置、轉動的時間、線圈的形狀、轉抽的位置無關。
交變電流的變化規律
當線圈從中性面開始計時時,產生的電動勢e=NBSωsinωt=Emsinωt(Em為電動勢的最大值)。
則產生的瞬時電流i=(NBSωsinωt)/R=Imsinωt(Im為電流的最大值)
線圈從中性面開始轉動時產生的電動勢變化圖像
線圈從中性面開始轉動時產生的電流變化圖像