由于磁通变化而在导体或线圈中产生电动势的现象称为电磁感应。由电磁感应产生的电动势称为感生电动势。判定感生电动势的大小用法拉第电磁感应定律;判定感生电动势的方向用楞次定律。
一、法拉第电磁感应定律。
回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通变化率(即变化快慢)成正比,这个规律叫做法拉第电磁感应定律。
设通过线圈的磁通量为Φ,则单匝线圈的感生电势的大小为:
e=-∆Φ/∆t
对于N匝线圈,
其感生电势为: e=-N∆Φ/∆t
式中e--在∆t时间感生电动势的平均值(V);
N--线圈的匝数;
∆Φ/∆t--磁通的变化率,
∆Φ是N匝线圈中磁通变化量(Wb),
∆t是磁通变化中所需的时间(s)。
上式线表明,线圈中感生电动势的大小取决于线圈中磁通的变化速率,而不是线圈中磁通本身的大小。如果∆Φ/∆t=0,则e=0;∆Φ/∆t越大,则e越大。如果∆Φ/∆t=0,即使磁通再大,线圈中也不会有感生电动势产生。
e=-∆Φ/∆t是计算感生电动势的公式。
对于在场中切割磁力线的直导体来说,依照式e=-∆Φ/∆t可推出计算其感生电动势的具体公式为:
e=BLVsinα
式中
B--磁感应强度(Wb/m2);
L--导体在磁场中的有效长度(m);
V--导体运动速度(m/s);
α--导体运动方向与磁力线的夹角;
当α=0°,即导体运动方向与磁力线平行时,
e=0
当α=90°,即导体垂直于磁力线运动时,e=BLV(最大)。
二、楞次定律。
法国物理学家楞次经过大量实验,于1843年发现:感生电流的磁通总是反抗原有磁通的变化。即当线圈中磁通要增加时,感生电流就要产生与它方向相反的磁通去阻碍它的增加;当线圈中的磁通要减少时,感生电流就要产生与它方向相同的磁通去阻碍它的减少。这一规律称为楞次定律。
应用楞次定律判定感生电势或感生电流的具体方法是:
1、首先确定原磁通的方向及其变化的趋势(是增加还是减少)。
2、根据楞次定律的内容判断感生磁通方向。如果磁通增加,则感生磁通与原磁通方向相反,反之,则方向相同。
3、根据感生磁通方向,应用安培定则(右手螺旋定则)判断出感生电动势或感生电流的方向。
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