在掌握切割磁感线产生电流/电压的原因之前,我们需要了解几个相应的概念或者说是定律。
一、磁通
磁通的公式为:Φ=B?S,从这个公式中就能知道磁通的定义,表示的是在匀强磁场中,其磁场强度为B,其中有一面积为S且与磁场方向垂直的平面,将B与S的乘积定义为磁通。则其公式为:
Φ=B?S
二、电磁感应现象
电磁感应现象指的是当某一闭合电路中磁通发生变化,则其电路中会产生感应电流。对此现象最直观试验就是将此贴快速插入线圈的试验。
电磁感应现象其产生感应电流的原因就是通电线圈附近由于磁铁的插入和拔出是的磁通发生变化,进而产生感应电动势和感应电流。
三、法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律指出,线圈中产生感应电动势的大小与线圈中磁通的变化速率成正比。表达式为:
E=N?Φ/?t
N为线圈的匝数,?Φ/?t表示瞬时磁通的变化量。而在上述实验中要求磁铁快速的插入和拔出的原因就是使得磁通的变化量增大,以达到电流表能够检测出的目的。
四、直导线切割磁感线产生感应电动势
直导线切割磁感线产生感应电动势/感应电流的原因就是直导线连接着一个闭合电路,因为直导线在做切割磁感线的运动,对应在闭合电路内的磁通会发生变化,根据电磁感应现象,当穿过闭合电路的磁通发生变化,对应在电路中就会产生感应电流/感应电动势。
导线切割磁场以上图为例可以推导出直导线切割磁感线产生的感应电动势公式:
假定直导线在匀强磁场中的长度为l,且以V的速度在垂直切割磁感线,根据法拉电磁感应定律:
e=?Φ/?t=B??S/?t
?S=l?v??t
可以得出:
e=Blv
若切割磁感线的方向与磁感线方向存在夹角α,则感应电动势公式为:
e=Blvsinα
产生感应电动势方向的判断可以通过楞次定律和右手定则进行判断。
相关内容可以阅读:
右手定则、左手定则和右手螺旋定则
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