電磁感應定律 電磁感應現象
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電磁感應又叫做法拉第原理,外文名叫做Electromagnetic induction,指的是放在變化磁通量中的導體,會產生電動勢,提出者是邁克爾·法拉第,提出時間1831年。
定律
感應電動勢由法拉第電磁感應定律給出:
其中
對於除了特殊情況外,一般來說,繞着同一區域有N匝迴路的線圈,電磁感應的法拉第電磁感應定律表明
其中
進一步的,楞次定律給出了感應電動勢的方向如下:
所以楞次定律決定了上面方程中的負號。
動生電動勢
“×"表示存在垂直屏幕向裏的勻強磁場,v爲運動方向,v×B指向電勢較高的一端。
導體以垂直於磁感線的方向在磁場中運動,在同時垂直於磁場和運動方向的兩端產生的電動勢,稱爲動生電動勢。
動生電動勢是由於導體中載流子在磁場中運動受到垂直於磁場和運動方向的洛侖茲力的作用,在導體內移動的結果。當洛侖茲力和導體內電勢差產生的電場力平衡時,導體兩端電動勢穩定。此時:
E = B L v {displaystyle {mathcal {E}}=BLv}
E {displaystyle {mathcal {E}}} 是導體兩端電動勢, B {displaystyle B} 是磁感應強度, L {displaystyle L} 是產生電動勢的兩端的距離, v {displaystyle v} 是導體運動速度。
導體棒接入一個迴路時,動生電動勢也可以認爲是由於導體運動,使得迴路面積改變而使磁通量變化,產生的電動勢。
E = Δ Δ --> Φ Φ --> Δ Δ --> t = B Δ Δ --> S Δ Δ --> t = B L Δ Δ --> x Δ Δ --> t = B L v {displaystyle {mathcal {E}}={ rac {Delta Phi }{Delta t}}={ rac {BDelta S}{Delta t}}={ rac {BLDelta x}{Delta t}}=BLv}
感生電動勢
由於導體置於變化的電場而產生的電動勢,稱爲感生電動勢。
變化的磁場會產生渦旋電場,導體中載流子在其中運動一週降低的電動勢就是感生電動勢,滿足:
E = Δ Δ --> Φ Φ --> Δ Δ --> t {displaystyle {mathcal {E}}={ rac {Delta Phi }{Delta t}}}
應用
電磁感應原理用於很多設備和系統,包括:
感應馬達
發電機
變壓器
充電電池的無接觸充電
電磁爐
感應焊接
電感器
電磁成型(電磁鑄造,eletromagnetic forming)
磁場計
參看
數學處理細節請參看麥克斯韋方程組
法拉第電磁感應定律
電感
渦電流
移動中的磁鐵與導體問題
法拉第弔詭
感應加熱
參考
David J. Griffiths. Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. 1998. ISBN 978-0-13-805326-0.
Paul Tipler. Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.). W. H. Freeman. 2004. ISBN 978-0-7167-0810-0.
J.S. Kovacs and P. Signell, Magnetic induction (2001),Project PHYSNETdocument MISN-0-145.
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