在
电磁感应现象中,由于导体切割磁感线或闭合线圈磁通量发生变化产生的
电动势称为感应电动势。
概念
在
电磁感应现象里,既然闭合电路里有
感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在
电磁感应现象中产生的
电动势叫作感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就是电源。
历史
从1825年到1826年之间,格奥尔格·欧姆做了很多有关于
电路的实验。1827年,在他发表《直流电路的数学研究》(Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet)中,论述了这些实验和从实验中得到的结果,包括著名的“
欧姆定律”。欧姆注意到电路所需要的电源是由电池供给的,电池与电路内的各种物理现象应该有密切关系。他推论电池具有某种“驱动力”,能够驱使电流流动于电路。他将几个
伏打电池串联在一起,发觉电流与伏打电池的数量成正比。因此,他提出驱动力与电流成正比。这驱动力就是电动势,在一个简单的电阻电路里,电动势等于
电流乘以
电阻。
1831年,
麦可·法拉第做了一系列有关电磁感应的实验,从这些实验,他发现以下几点:
1832年,法拉第又发现,产生于不同导线的感应电流与导线的
电导率成正比。由于电导率与电阻成反比,这显示出感应作用涉及了电动势,感应电流是由电动势驱使导线的电荷移动而形成的;而且,不论导线是开电路,或是闭电路,都会感应出电动势。
说明
(1)不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,产生感应电动势是
电磁感应现象的本质。
(2)磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了,电路中就会产生感应电动势,再若电路又是闭合的,电路中将会有感应电流。
(3)产生感应电流只不过是一个现象,它表示电路中在输送着电能;而产生感应电动势才是
电磁感应现象的本质,它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。
(4)在磁通量变化△φ相同时,所用的时间△t越大,即磁通量变化越慢,感应电动势E越小;反之, △t越小,即磁通量变化越快,感应电动势E越大。
(5)在变化时间△t相同时,变化量△φ越大,表明磁通量变化越快,感应电动势E越大;反之,变化量△φ越小,表明磁通量变化越慢,感应电动势E越小。
分类
第一类:动生电动势:
磁场恒定,导体或回路运动→动。
第二类:感生电动势:
磁场随时间变化,导体或回路静止→感。
公式
感应电动势的大小跟穿过闭合电路的
磁通量改变的快慢有关系,
产生动生
电动势的那部分做
切割磁力线运动的
导体就相当于电源。
理论和实践表明,长度为L的导体,以速度v在磁感应强度为B的
匀强磁场中做切割磁感应线运动时,在B、L、v互相垂直的情况下导体中产生的感应电动势的大小为:, 式中的单位均应采用
国际单位制,即伏特、
特斯拉、米、米每秒。
电磁感应现象中产生的电动势。常用符号E表示。当穿过某一不闭合线圈的磁通量发生变化时,线圈中虽无感应电流,但感应电动势依旧存在。当一段导体在匀强
磁场中做匀速
切割磁感线运动时,不论电路是否闭合,感应电动势的大小只与
磁感应强度B、
导体长度L、切割速度v及v和B方向间夹角θ的
正弦值成正比,即E=BLvsinθ(θ为B,L,v三者间通过互相转化两两垂直所得的角)。
在导体棒不
切割磁感线时,但闭合回路中有磁通量变化时,同样能产生感应电流。
在回路没有闭合,但导体棒切割磁感线时,虽不产生感应电流,但有电动势。因为导体棒做
切割磁感线运动时,内部的大量自由电子有速度,便会受到洛伦兹力,向导体棒某一端偏移,直到两端积累足够电荷,电场力可以平衡磁场力,于是两端产生电势差。
电磁感应现象
定义
电磁感应(Electromagnetic induction)又称磁电感应现象,是指
闭合电路的一部分
导体在
磁场中作
切割磁感线运动,导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做
电磁感应现象,产生的电流叫做
感应电流。
产生条件
1.闭合回路
2.穿过闭合电路的磁通量发生变化(如果缺少一个条件,就不会有感应电流产生)
相关定则
(1)右手定则
右手定则简单展示了载流导线如何产生一个磁场。伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心(即手心正对磁场N极方向),大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是
感应电流的方向。
(2)左手定则
左手定则反映了带电粒子(载流导线)在磁场中的受力情况。伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,四指指向带电粒子运动(电流所指)方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向。