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感應電動勢

鎖定
感應電動勢是在電磁感應現象裏面既然閉合電路裏有感應電流,那麼這個電路中也必定有電動勢,在電磁感應現象中產生的電動勢叫做感應電動勢。
中文名
感應電動勢
外文名
Induced electromotive force
概    念
電磁感應現象中產生的電動勢
分    類
感生電動勢動生電動勢
常用符號
E
決定因素
穿過閉合電路磁通量改變的快慢
單    位
伏特
所屬學科
電磁學

感應電動勢概念

電磁感應現象裏,既然閉合電路裏有感應電流,那麼這個電路中也必定有電動勢,在電磁感應現象中產生的電動勢叫作感應電動勢。產生感應電動勢的那部分導體就是電源。 [1] 

感應電動勢歷史

從1825年到1826年之間,格奧爾格·歐姆做了很多有關於電路的實驗。1827年,在他發表《直流電路的數學研究》(Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet)中,論述了這些實驗和從實驗中得到的結果,包括著名的“歐姆定律”。歐姆注意到電路所需要的電源是由電池供給的,電池與電路內的各種物理現象應該有密切關係。他推論電池具有某種“驅動力”,能夠驅使電流流動於電路。他將幾個伏打電池串聯在一起,發覺電流與伏打電池的數量成正比。因此,他提出驅動力與電流成正比。這驅動力就是電動勢,在一個簡單的電阻電路里,電動勢等於電流乘以電阻
1831年,麥可·法拉第做了一系列有關電磁感應的實驗,從這些實驗,他發現以下幾點:
  1. 當改變載流導線的電流時,附近的閉電路會被感應出電流。
  2. 當移動磁鐵時,附近的閉電路會被感應出電流。
  3. 當移動閉電路於載流導線或磁鐵附近時,這閉電路會被感應出電流。
1832年,法拉第又發現,產生於不同導線的感應電流與導線的電導率成正比。由於電導率與電阻成反比,這顯示出感應作用涉及了電動勢,感應電流是由電動勢驅使導線的電荷移動而形成的;而且,不論導線是開電路,或是閉電路,都會感應出電動勢。

感應電動勢説明

(1)不論電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發生變化,電路中就產生感應電動勢,產生感應電動勢是電磁感應現象的本質。
(2)磁通量是否變化是電磁感應的根本原因。若磁通量變化了,電路中就會產生感應電動勢,再若電路又是閉合的,電路中將會有感應電流。
(3)產生感應電流只不過是一個現象,它表示電路中在輸送着電能;而產生感應電動勢才是電磁感應現象的本質,它表示電路已經具備了隨時輸出電能的能力。
(4)在磁通量變化△φ相同時,所用的時間△t越大,即磁通量變化越慢,感應電動勢E越小;反之, △t越小,即磁通量變化越快,感應電動勢E越大。
(5)在變化時間△t相同時,變化量△φ越大,表明磁通量變化越快,感應電動勢E越大;反之,變化量△φ越小,表明磁通量變化越慢,感應電動勢E越小。 [2] 

感應電動勢分類

感應電動勢分為感生電動勢動生電動勢
第一類:動生電動勢:
磁場恆定,導體或迴路運動→
第二類:感生電動勢:
磁場隨時間變化,導體或迴路靜止→

感應電動勢公式

感應電動勢的大小跟穿過閉合電路的磁通量改變的快慢有關係,
產生動生電動勢的那部分做切割磁力線運動的導體就相當於電源。
理論和實踐表明,長度為L的導體,以速度v在磁感應強度為B的勻強磁場中做切割磁感應線運動時,在B、L、v互相垂直的情況下導體中產生的感應電動勢的大小為:
, 式中的單位均應採用國際單位制,即伏特、特斯拉、米、米每秒。
電磁感應現象中產生的電動勢。常用符號E表示。當穿過某一不閉合線圈的磁通量發生變化時,線圈中雖無感應電流,但感應電動勢依舊存在。當一段導體在勻強磁場中做勻速切割磁感線運動時,不論電路是否閉合,感應電動勢的大小隻與磁感應強度B、導體長度L、切割速度v及v和B方向間夾角θ的正弦值成正比,即E=BLvsinθ(θ為B,L,v三者間通過互相轉化兩兩垂直所得的角)。
在導體棒不切割磁感線時,但閉合迴路中有磁通量變化時,同樣能產生感應電流。
在迴路沒有閉合,但導體棒切割磁感線時,雖不產生感應電流,但有電動勢。因為導體棒做切割磁感線運動時,內部的大量自由電子有速度,便會受到洛倫茲力,嚮導體棒某一端偏移,直到兩端積累足夠電荷,電場力可以平衡磁場力,於是兩端產生電勢差。
應用楞次定律可以判斷電流方向。 [3] 

感應電動勢電磁感應現象

感應電動勢定義

電磁感應(Electromagnetic induction)又稱磁電感應現象,是指閉合電路的一部分導體磁場中作切割磁感線運動,導體中就會產生電流的現象。這種利用磁場產生電流的現象叫做電磁感應現象,產生的電流叫做感應電流

感應電動勢產生條件

1.閉合迴路
2.穿過閉合電路的磁通量發生變化(如果缺少一個條件,就不會有感應電流產生)

感應電動勢相關定則

(1)右手定則
右手定則簡單展示了載流導線如何產生一個磁場。伸開右手,使大拇指跟其餘四個手指垂直,並且都跟手掌在一個平面內,把右手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心(即手心正對磁場N極方向),大拇指指向導體運動的方向,那麼其餘四個手指所指的方向就是感應電流的方向。
(2)左手定則
左手定則反映了帶電粒子(載流導線)在磁場中的受力情況。伸開左手,使大拇指跟其餘四個手指垂直,並且都跟手掌在一個平面內,把左手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心,四指指向帶電粒子運動(電流所指)方向,則大拇指的方向就是導體受力的方向。
參考資料
  • 1.    陳飛明,金向陽.大學物理學:科學出版社,2009
  • 2.    趙志敏.高中物理競賽教程:復旦大學出版社,2010
  • 3.    人民教育出版社高中物理《選修3-2》