1. 关注常识网首页
  2. 科普知识

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

感生电动势公式:E=nΔΦ/Δt。E表示感应电动势(V),n表示感应线圈匝数,ΔΦ/Δt表示磁通量的变化率。当磁感应强度不变而路面积在变化时,此路中的电动势就是...

感生电动势公式:E=nΔΦ/Δt。E表示感应电动势(V),n表示感应线圈匝数,ΔΦ/Δt表示磁通量的变化率。当磁感应强度...更多感生电动势公式的这个问题,以及大家所关心的深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势的内容,欢迎大家继续分享关注常识网。

感生电动势公式

感生电动势公式:E=nΔΦ/Δt。E表示感应电动势(V),n表示感应线圈匝数,ΔΦ/Δt表示磁通量的变化率。当磁感应强度不变而路面积在变化时,此路中的电动势就是动生电动势。在电磁学里,电动势又分为两种:“感生电动势”与“动生电动势”。根据法拉第感应定律,处于含时磁场的闭电路,由于磁场随着时间而改变,会有感生电动势出现于闭电路。感生电动势等于电场沿着闭电路的路径积分。处于闭电路的带电粒子会感受到电场,因而产生电流。

感生电动势公式拓展阅读

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势

法拉第经过十年的探究发现了利用磁场产生感应电流的条件,打开了电磁感应的大门。当闭合回路中磁通量发生改变时,回路中就有感应电流产生,其实质是回路中产生了感应电动势。在电磁感应现象中,感应电动势根据产生的情景不同分为动生电动势和感生电动势,那么这两种电动势又有什么区别和联系呢?

一.动生电动势

在电磁感应现象中,当一导体棒做切割磁感线运动时,导体棒中会产生感应电动势,称之为动生电动势。长为L的导体棒在匀强磁场中向右以速度v匀速运动时,导体中的自由电子在洛仑兹力作用下从M端向N端运动,电子实际运动速度和所受洛仑兹力如图所示。

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

由于洛仑兹力方向与速度方向始终垂直,洛仑兹力对电子不做功。但要使棒向右运动,需外力克服洛仑兹力的分力F1做功,洛仑兹力的另一分力F2使电子沿棒从M向N运动,电子在N端积累,两端产生电势差,。因此,动生电动势就是在非静电力F2作用下,使电子在导体棒中从M端向N端移动产生的。从能的转化角度来看,外力克服洛仑兹力做功,把机械能转化为电能。从力和运动角度看,当电子受洛仑兹力和电场力合力为零时,电子相对导体静止,如图所示。

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

导体棒两端电势差,由,这就是动生电动势大小的计算公式。

二. 感生电动势

在电磁感应现象中,当穿过回路中磁场发生改变时回路中产生的电动势,称之为感生电动势,如图所示。

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

当磁场的磁感应强度B增大时,根据麦克斯韦的电磁场理论,其周围将产生感应电场(或称之为涡旋电场)。由楞次定律可知,感应电场的电场线沿逆时针方向构成闭合曲线,环形导体MN中的自由电子在电场力作用下将向M端移动,这样导体的MN两端带上等量的异种电荷出现电势差。因此,感生电动势是由非静电力,即感应电场对电子的电场力作用下,使电子从N端向M端移动产生的。

根据法拉第电磁感应定律,导体两端的电势差,这就是感生电动势大小的计算公式。如果是n匝线圈构成的回路,则感生电动势为

三.动生电动势和感生电动势的联系。

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

如图所示,一条形磁铁插入线圈过程中,如果以线圈为参考系,线圈处的磁场发生改变,线圈中产生的感应电动势是感生电动势;如果以条形磁铁为参考系,相当于线圈向磁铁靠近运动,线圈要切割磁感线运动,线圈中产生的感应电动势是动生电动势。感生电动势和动生电动势不是绝对的, 有着密切联系。

四.高考中对感应电动势的考查

1.动生电动势考查

(1)导体平动切割磁感线

例1:如图所示,在一磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距L=0.1 m的平行金属导轨MNPQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点NQ之间连接一阻值R=0.3 Ω的电阻.导轨上垂直放置着金属棒ab,其接入电路的电阻r=0.2 Ω.当金属棒在水平拉力作用下以速度v=4.0 m/s向左做匀速运动时(  )

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

A.ab棒所受安培力大小为0.02 N

B.NQ间电压为0.2 V

C.a端电势比b端电势低

D.回路中感应电流大小为1 A

答案 A

(2)导体转动切割磁感线

例2:如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的磁感应强度为B的匀强磁场中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(  )

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

A.由cd

B.由dc

C.由cd

D.由dc

答案 D

2.感生电动势考查

(1)磁感变化产生感应电流

例3:在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,线圈所围的面积为0.1 ,线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图甲所示,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示.以下说法正确的是(  )

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

A.在0~2 s时间内,I的最大值为0.01 A

B.在3~5 s时间内,I的大小越来越小

C.前2 s内,通过线圈某截面的总电荷量为0.01 C

D.第3 s内,线圈的发热功率最大

答案 AC

(2)磁场变化产生感应电场

例4:(多选)根据麦克斯韦电磁理论,变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图所示时,可能是(  )

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

A.向上方向的磁场在增强

B.向上方向的磁场在减弱

C.向上方向的磁场先增强,然后反向减弱

D.向上方向的磁场先减弱,然后反向增强

答案 BD

3.同时涉及动生电动势和感生电动势考查

例5:(2016·全国卷Ⅲ)

如图所示,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为,方向也垂直于纸面向里.某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在时刻恰好以速度越过MN,此后向右做匀速运动.金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计.求:

感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)

(1)在t=0到时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;

(2)在时刻t()穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小.

答案 (1)  (2) 

解析: 

(1)在金属棒未越过MN之前,穿过回路的磁通量的变化量为:ΔΦ=ΔBSkΔtS

由法拉第电磁感应定律:

由欧姆定律得:

由电流的定义得:

联立①②③④式得:

由⑤式得,在t=0到的时间间隔内即,流过电阻R的电荷量q的绝对值为

(2)当时,金属棒已越过MN. 此时金属棒与MN之间的距离为:

匀强磁场穿过回路的磁通量为:

圆形有界磁场穿过的磁通量为:

回路的总磁通量为:

由⑨⑩⑪⑫式得,在时刻t(),穿过回路的总磁通量为:

tt+Δt的时间间隔内,总磁通量的改变量为:

由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为:

由欧姆定律得:

由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有:

金属棒受安培力为

联立⑦⑧⑭⑮⑯式得:.


以上就是关于感生电动势公式(深入理解 灵活应用----动生电动势和感生电动势)的所有内容,希望对你有所帮助。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人,并不代表关注常识网立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容(包括不限于图片和视频等),请邮件至379184938@qq.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:CHWK6868

工作日:9:30-18:30,节假日休息