法拉第圆盘发电机

圆盘发电机的原理圆盘发电机是一种利用磁场通过转动的圆盘产生电能的装置。

其原理基于电磁感应和发电机的运作原理，以下将详细介绍圆盘发电机的工作原理和构造。

一、工作原理圆盘发电机利用了法拉第电磁感应定律的原理。

根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生感应电动势。

而圆盘发电机的转动使得导体（通常为线圈）通过磁场切割磁力线，从而产生电流。

具体而言，圆盘发电机由磁场和导体组成。

磁场可以由恒定磁铁或直流电磁铁提供。

当圆盘发电机转动时，导体（线圈）内的电子会受到磁场力的作用而运动，从而切割磁力线。

根据法拉第电磁感应定律，切割磁力线会产生感应电动势，使得电子在导体内聚集并形成电流。

这样，圆盘发电机就将机械能转化为电能输出。

二、构造圆盘发电机主要由以下几个组成部分构成：1. 磁场：磁场可以由恒定磁铁或直流电磁铁提供，通常位于圆盘发电机的附近。

磁场的强度和方向对圆盘发电机的发电效果有重要影响。

2. 圆盘转轴：圆盘转轴连接了整个发电机系统。

它使得圆盘发电机可以自由旋转，从而实现能量转换。

3. 圆盘：圆盘是导体的载体，通常由金属材料制成，如铜、铝等。

圆盘上通常布置有绕组（线圈），用于导电产生电流。

4. 绕组（线圈）：绕组是圆盘上的导体，有多个匝数。

绕组中通过电流的变化产生的磁场与外部提供的磁场相互作用，导致感应电动势产生。

5. 输出端子：输出端子用于将产生的电能输出到外部电路中。

通常通过连接导线进行，用来给目标设备供电。

三、应用领域圆盘发电机的原理被广泛应用于各个领域，特别是在可再生能源发电方面具有重要意义。

圆盘发电机可以通过转动机械能将太阳能、风能等能源转化为电能，成为太阳能电池板、风力发电机等设备的核心组件。

此外，圆盘发电机的原理还可以用于发电机组、发电机车辆等领域。

在工业生产、交通运输等方面，圆盘发电机的高效转换能力和可靠性被广泛应用。

总结：圆盘发电机是一种利用磁场通过转动的圆盘产生电能的装置。

一、选择题1．法拉第发明了世界上第一台发电机―法拉第圆盘发电机，原理如图所示。

铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R 连接起来形成回路，其他电阻均不计。

转动摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。

已知匀强磁场的磁感应强度为B ，圆盘半径为r ，电阻的功率为P 。

则（ ）A ．圆盘转动的角速度为2PR Br ，流过电阻R 的电流方向为从c 到dB ．圆盘转动的角速度为22PR Br ，流过电阻R 的电流方向为从d 到c C ．圆盘转动的角速度为22PR Br ，流过电阻R 的电流方向为从c 到d D ．圆盘转动的角速度为2PR Br，流过电阻R 的电流方向为从d 到c 2．近日，第二架国产大飞机919C 在上海浦东国际机场首飞成功，919C 在上海上空水平匀速飞行，由于地磁场的存在，其机翼就会切割磁感线，下列说法正确的是（ ）A ．机翼左端的电势比右端电势低B ．机翼左端的电势比右端电势高C ．飞机飞行过程中洛伦兹力做正功D ．飞机飞行过程中洛伦兹力做负功 3．如图所示，A 、B 两个闭合单匝线圈用完全相同的导线制成，半径r A =3r B ，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小，则（ ）A ．A 、B 线圈中产生的感应电动势E A :E B =3:1B ．A 、B 线圈中产生的感应电动势E A :E B =6:1C ．A 、B 线圈中产生的感应电流I A :I B =3:1D ．A 、B 线圈中产生的感应电流I A :I B =1:14．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN 所示。

一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上。

t ＝0时磁感应强度的方向如图所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示。

四川省成都市新都区2023届高三毕业班摸底测试理综高效提分物理试题（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点M和远日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示）。

在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。

已知万有引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。

下列说法正确的是（ ）A．两次点火方向都与运动方向相同B．两次点火之间的时间为C．“天问一号”在地球轨道上的角速度小于在火星轨道上的角速度D．“天问一号”在转移轨道上近日点的速度大小等于地球公转速度大小第(2)题如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸板接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，相邻的等势面间的电势差相等。

在强电场作用下，一带电液滴由静止出发从发射极沿图中实线加速飞向吸板，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是（）A．液滴带的是负电B．a点的电势比b点的低C．液滴在a点的加速度比在b点的小D．液滴在a点的电势能比在b点的大第(3)题法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流过电阻RC．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍第(4)题如图，某透明介质（折射率）由两个半径分别为2R和R的半球叠合而成，O为二者的球心，OA为与两半球接触面垂直的半径。

1 / 10……○…………装……学校：___________ 姓名：_…○…………装……北京市昌平区2022-2023学年高二上学期物理期末质量检测试卷姓名：__________ 班级：__________考号：__________1．（2分）在国际单位制中，电场强度的单位是（ ）A ．伏·米（V·m ）B ．牛/库（N/C ） C ．库/伏（C/V ）D ．特斯拉（T ）2．（2分）下列说法正确的是（ ）A ．在电场中的静止电荷一定受到电场力的作用B ．在磁场中的运动电荷一定受到磁场力的作用C ．试探电荷在电场中的受力方向就是该点电场强度的方向D ．通电直导线在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向3．（2分）某带正电的导体周围的电场线和等势线的分布如图所示。

用E A 、φA 和E B 、φB 分别表示A 、B 两点的电场强度大小和电势，下列关系式正确的是（ ）A ．E A >E BB ．E A =E BC ．φA >φBD ．φA <φB4．（2分）如图所示，将带正电的带电体O 置于铁架台旁，再把系在绝缘丝线上的带电小球先后挂在P 1、P 2、P 3位置，小球静止时丝线与竖直方向的夹角依次变小。

该实验可以说明（ ）A ．两电荷之间的库仑力与两电荷之间距离成反比B ．两电荷之间的库仑力与两电荷之间距离的平方成反比C ．点电荷电场的电场强度与距点电荷的距离的平方成反比D ．带电小球离O 越远所受电场力越小，说明离O 越远电场强度越小5．（2分）如图为研究电磁感应规律的实验装置，当电键闭合瞬间，电流计指针向右偏转。

电键闭合后，以下判断正确的是（ ）A ．向右移动滑动变阻器滑动触头，电流计指针向左偏B ．在线圈A 中插入铁芯时，电流计指针向左偏C ．将线圈A 从线圈B 中拔出时，电流计指针向左偏D ．只要电键闭合，电流计指针总是向右偏6．（2分）如图所示，甲电路中只有一个小灯泡，乙电路中有四个小灯泡并联，两个电路所用电池和小灯泡的规格都相同。

2021高考物理一轮复习第10章电磁感应专题十二电磁感应中的动力学、能量和动量问题教案年级：姓名：专题十二电磁感应中的动力学、能量和动量问题考点一电磁感应中的动力学问题1．用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下：2．导体的运动分析流程如图所示，两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ＝30°，两导轨之间的距离为L＝1 m，两导轨M、P之间接入电阻R＝0.2 Ω，导轨电阻不计，在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ，磁感应强度B0＝1 T，磁场的宽度x1＝1 m；在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ，磁感应强度B1＝0.5 T。

一个质量为m＝1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上，与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝0.2 Ω，若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放，则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动。

金属棒进入磁场Ⅱ后，经过ef 时又达到稳定状态，cd与ef之间的距离x2＝8 m。

求(g取10 m/s2)：(1)金属棒在磁场Ⅰ运动的速度大小；(2)金属棒滑过cd位置时的加速度大小；(3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小。

解析： (1)金属棒进入磁场Ⅰ做匀速运动，设速度为v 0， 由平衡条件得mg sin θ＝F 安① 而F 安＝B 0I 0L ，②I 0＝B 0Lv 0R ＋r③ 代入数据解得v 0＝2 m/s 。

④(2)金属棒滑过cd 位置时，其受力如图所示。

由牛顿第二定律得mg sin θ－F 安′＝ma ，⑤而F 安′＝B 1I 1L ，⑥I 1＝B 1Lv 0R ＋r，⑦代入数据可解得a ＝3.75 m/s 2。

⑧(3)金属棒在进入磁场Ⅱ区域达到稳定状态时，设速度为v 1，则mg sin θ＝F 安″，⑨而F 安″＝B 1I 2L ○10 I 2＝B 1Lv 1R ＋r，⑪ 代入数据解得v 1＝8 m/s 。

法拉第圆盘发电机原理法拉第圆盘发电机原理世界上第一台发电机的诞生1831年，法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机。

这台发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。

圆心处固定一个摇柄（图9－3），圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。

当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。

法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。

如图9－4所示，当辐条转到OA位置时，辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。

随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达OA 位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。

当法拉第在英国皇家学会上表演他的发电机时，一位贵夫人问他：“这玩艺有什么用呢？”法拉第非常有礼貌地回答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用处呢？”这一绝妙的回答受到大家的交口称赞。

图1 法拉第实验装置原理图(1831年8月29日)图2 法拉第感应线圈法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光。

但这是世界上第一台发电机，是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。

后来，人们在此基础上，将蹄形永久磁铁改为能产生强大磁场的电磁铁，用多股导线绕制的线框代替紫铜圆盘，电刷也进行了改进，就制成了功率较大的可供实用的发电机。

目前，即使功率为100万千瓦的特大发电机，也是根据法拉第圆盘发电机的基本原理──电磁感应制成的。

法拉第圆盘发电机原理法拉第圆盘发电机原理电机学发展史一、直流电机的产生与形成1820年奥斯特发现了电流磁效应，随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律；1821 年 9 月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机，其原理如图1 所示，在一个盘子内注入水银，盘子中央固定一个永磁体，盘子上方悬挂一根导线，导线的一端可在水银中移动，另一端跟电池的一端连接在一起，电池的另一端跟盘子连在一起，构称导电回路，载流导线在磁场中受力运动。

每天了解一个人——迈克尔·法拉第，自学成才，发现电磁感应效应迈克尔·法拉第，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，被称为“电学之父”和“交流电之父”。

爱因斯坦在他的学习墙上放着法拉第的一张照片，并将其与牛顿和麦克斯韦放在一起。

1825发现苯1831年10月17日发现电磁感应现象1831年10月28日发明人类第一个发电机1834年总结出电解定律1838年提出电力线1843年证明电荷守恒定律1845年发现“磁光效应”1852年提出磁力线自学成才——条条大路通罗马，兴趣才是人生最好的老师18世纪60年代开始，蒸汽机的发明和应用，将人类带入到蒸汽时代，资本主义的世界体系开始初步确立。

1791年，法拉第出生在英国萨里郡纽因顿，父亲是一名铁匠，做为底层的工人阶级，收入仅能够维持家庭温饱，生活比较艰苦，所以法拉第仅仅读了两年小学。

从小父亲就告诉他，不论做什么工作，都要勤劳朴实，不要贪图金钱的地位，一定要做一个正直的人。

1803年，年仅12岁的法拉第当起了报童，第二年又到一个书商兼订书匠的家里当学徒，虽然没有继续上学，但是心中渴望学习的愿望一直都在，当时的书刊种类并不是非常丰富，主流的书籍都是科学类、新闻类和历史类，就有一本书深深地吸引着法拉第，被认为是当今世界上最知名也是最权威的百科全书——《大英百科全书》。

法拉都从来不会放过任何一个机会，他的那种孜孜不倦的精神，打动了一位书店的老顾客，在他的帮助下，法拉第有幸听到当时著名化学家戴维的演讲，这是他人生第一次也是影响最大的一次演讲，他把演讲内容全部记录下来并整理清楚，回去和朋友们认真讨论研究。

他还把整理好的演讲记录送给戴维，并且附上一封信，信的内容是自己对于科学非常感兴趣，之前自己都会自己做一些实验，有很强的动手能力，如果有可能成为戴维的助手，他甚至愿意无偿帮助。

结果他如愿以偿，只有二十岁就当上了当时著名化学家戴维的实验助手。

从此，法拉第开始了他的科学生涯。

法拉第圆盘发电机电动势的计算
法拉第圆盘发电机是一种可以从恒定转速发电的发电机，使用可穿刺的金属片和磁铁来产生电流。

它的原理很简单，当外部弹性片不断旋转时，中部金属片会通过螺旋路径切断磁场并产生电动势，角速度越快，有效地磁场半径感应越大，产生的电动势越高，反之亦然。

要确定法拉第圆盘发电机电动势，需要考虑三个因素：一是电流，二是发电机的角速度，三是发电机的半径和深度。

电流是指电流的大小，通常采用正确的电流值很重要，这直接影响了发电机的电动势。

角速度也是计算发电机电动势的重要因素，越大则产生的电动势越高。

发电机的半径和深度也会影响产生的电动势，一般情况下，越大的半径和深度会产生更强的电动势。

计算法拉第发电机电动势时，不仅要考虑这三个因素，还要关注发电机的材料和角速度的变化，比如金属的密度会影响电动势的大小；角速度的变化可以让发电机的电动势随时间而变化。

所以，计算法拉第发电机的电动势时，要考虑这些因素，确保计算出准确的数据。

法拉第圆盘发电机原理
1 特点
法拉第圆盘发电机是一种小型的异步发电机。

它在设计结构上简单，抗干涉能力强，安装结构简单，使用寿命长，并具有运行稳定、功率大、效率高、管理容易的特点。

由于它的体积小，重量轻，分量轻，非常容易在机械设备上进行安装，是一种集成电路专用发动机。

2 工作原理
法拉第圆盘发电机将交流电电流经过长绕组，经电磁感应作用，将磁通产生横向力，在铁心和定磁环上的磁丝组形成不同的交叉角，极性的变化，令励磁通过定子绕组的变化产生不均匀的磁通。

而转子在这不均匀的磁通场作用下，将受到横向力，从而产生电池。

3 生产技术
法拉第圆盘发电机在生产过程中，普通主要根据定子芯轴、定子绕组、调节磁铁、法拉第转子及其他转子组成件，根据图纸把各个部件组装在一起。

一般常分为定子安装、磁芯安装、绕线、绝缘检测、封胶、调试六大工序。

4 适用范围
法拉第圆盘发电机广泛应用于电动机的控制和调节，可被用于微型机械设备上，特别是微型化设计要求较高的地方。

特别是对于对精
密要求较高的场合，比如气压控制的电动机，它的存在，发挥了不可替代的作用。

总的来说，法拉第圆盘发电机是一种具有非常重要意义的特点和优点，在当今机械行业中被广泛应用，特别是微型机械等。

它设计结构简单、效率高、功率大，被得到了众多企业和厂商的青睐，已经得到了广泛的应用。