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電磁感應現象

標籤:基礎科學

電磁感應(Electromagnetic induction)又稱磁電感應現象是指無論用什麼方法,只要穿過閉合電路的磁通量發生變化,閉合電路中都會有電流產生,這種利用磁場產生電流的方法叫做電磁感應,產生的電流叫做感應電流。

1定義

閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時,導體中就會產生電流,這種現象叫電磁感應現象。 本質是閉合電路中磁通量的變化。而閉合電路中由電磁感應現象產生的電流叫做感應電流

2現象發現

發現者
邁克爾·法拉第(Michael Faraday,1791-1867),英國著名物理學家、化學家。在化學、電化學、電磁學等領域都做出過傑出貢獻。他家境貧寒,未受過系統的正規教育,但卻在眾多領域中作出驚人成就,堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計個人名利的典範,對於青少年富有教育意義。
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。伸右開手,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),大拇指指嚮導體運動的方向,那麼其餘四個手指所指的方向就是感應電流的方向。

左手定則

左手定則則反映了帶電粒子(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。

3相關計算

假設閉合電路是一個n匝的線圈,可表示為:式中n為線圈匝數,ΔΦ為磁通量變化量,單位Wb ,Δt為發生變化所用時間,單位為s.ε 為產生的感應電動勢,單位為V
感應電動勢計算
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLVsinA(切割磁感線運動) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sinA為v或L與磁感線的夾角。 {L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢) {Em:感應電動勢峰值}
4)E=BLLω/2(導體一端固定以ω旋轉切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
磁通量
磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}
感應電動勢
感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向:由負極流向正極}
自感電動勢
自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感係數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大),ΔI:變化電流,Δt:所用時間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}

4現象利用

利用電磁感應現象可以製成發電機,實現機械能轉化為電能。
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