感应电动势的计算3
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1.感应电动势大小的计算公式(1):E =tn ∆∆Φ〔任何条件下均适用;t ∆∆Φ为斜率,斜率的符号相同,表示感应电流的方向相同。
斜率的大小就表示感应电动势或感应电流的大小〕(2):E =tB nS ∆∆〔S 为有磁感线穿过的面积,适用于S 不变时;t B ∆∆为斜率,斜率的符号相同,表示感应电流的方向相同。
斜率的大小就表示感应电动势或感应电流的大小〕 (3):E =nBLV适用于导体棒垂直切割磁感线时;B 、L 和V 两两互相垂直,不垂直时,把B 或V 正交分解 L 为有效长度;切割的磁感线越多,E 就越大,切割的磁感线相同,E 就相同 B 为导体棒垂直切割处的磁感强度大小 B 可为非匀强磁场(4):E =nB 1L 1V 1 ± nB 2L 2V 2适用于两根以上导体棒垂直切割磁感线时,B 、L 和V 两两互相垂直,不垂直时,把B 或V 正交分解感应电流相互抵消时用减号L 为有效长度;切割的磁感线越多,E 就越大; B 为导体棒垂直切割处的磁感强度大小; B 可为非匀强磁场(5):E =ω221BL 用于导体一端固定以角速度ω旋转切割磁感线,ω单位必须用rad/s ;B 、L 和V 两两互相垂直,不垂直时,把B 或V 正交分解;L 为有效长度;切割的磁感线相同,E 就相同,切割的磁感线越多,E 就越大;; B 为导体棒垂直切割处的磁感强度大小; B 可为非匀强磁场(6):e= θωsin NBS = t NBS ωωsin 〔用于从中性面开始计时,即线圈垂直于磁感线开始计时〕e 为交流发电机的瞬时感应电动势〔V 〕; B 为匀强磁场(T);S 为有磁感线穿过的面积(m 2)ω为线圈的角速度,其单位必须用rad/s ;450=4π rad ;5r/s(转/秒)=5⨯2π rad/s ω=2πf 〔f 为交流电的频率〕θ为线圈和中性面的夹角〔rad 〕;线圈处于中性面时,Φ最大,感应电动势e=0应从切割磁感线的角度理解该公式,切割的磁感线越多,E 就越大;(7):e= βωcos NBS =t NBS ωωcos (从线圈平行于磁感线开始计时)e 为交流发电机的瞬时感应电动势〔V 〕; B 为匀强磁场(T);S 为有磁感线穿过的面积(m 2)ω为线圈的角速度,其单位必须用rad/s ;300= 6π rad ;5r/s(转/秒)=5⨯2π rad/s ω=2πf 〔f 为交流电的频率〕θ为线圈和磁感线的夹角〔rad 〕;线圈和中性面垂直时,即线圈和磁感线平行,Φ=0,感应电动势e 最大 应从切割磁感线的角度理解该公式,切割的磁感线越多,E 就越大;(8):E=U 外+Ir 〔适用条件:适用于任何电路;U 外为电源两端的电压〔即外电路的总电压〕,I 为总电流,r 为电源的内阻〕2:公式的推导:(1):E = BLV (如右图)E=t n ∆∆Φ=n BLv tBLdvt d BL tBLdS d BL tt ===-+-+∆Φ-∆Φ)()(0 (2):E=NBS ωsin θ(如右图)一矩形线圈绕oo ´轴转动〔t=0时,线圈处于中性面〕E=BL ad V ad sin θ + BL bc V bc sin θ E=BL ad ω21L ab sin θ + BL bc ω21L ab sin θE=21B ωS sin θ+ 21B ωS sin θ E=B ωS sin θ当线圈有N 匝时:E=NBS ωsin θθ=ωt∴ E=NBS ωsin ωt 即 e=NBS ωsin ωt3.磁通量:表示穿过某截面的磁感线数量,穿过的磁感线数量越多,磁通量越大;穿过的磁感线数量相同,磁通量就相同〔1〕:Φ=BS 使用条件:B 和S 垂直时,S 为有磁感线穿过的面积(m 2) 〔2〕:Φ=0 使用条件:B 和S 平行时〔3〕:当B 、S 既不平行也不垂直时,可以把B 拿来正交分解或把S 投影到B 的方向上,0<Φ<BS〔4〕:0Φ-Φ=∆Φt ,Φ是标量,但是它有正负,如:某线圈的磁通量为6 wb ,当它绕垂直于磁场的轴转过1800,此时磁通量为-6 wb ,在这一过程中,∆Φ=12 wb 而不是04:感应电动势E 与∆Φ的大小、B 的大小无关,E 与B 的变化快慢、∆Φ的变化快慢有关。
感应电动势计算公式nbsw推导感应电动势是指在闭合电路中,由于磁场的变化产生的电动势。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场穿过一个线圈时,线圈内的电流会发生变化,从而产生感应电动势。
感应电动势的计算公式是根据法拉第电磁感应定律推导得出的。
根据该定律,感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
具体来说,感应电动势等于磁通量的变化率与线圈的匝数之积。
磁通量是指磁场通过一个平面的总磁场量。
它的计算公式是磁感应强度与平面面积的乘积。
磁感应强度是指单位面积上的磁场强度,它的单位是特斯拉(T)。
磁通量的变化率是指磁通量随时间的变化率。
当磁场的强度发生变化时,磁通量也会随之变化。
磁通量的变化率越大,感应电动势的大小也越大。
线圈的匝数是指线圈中的圈数。
线圈的匝数越多,感应电动势的大小也越大。
感应电动势的计算公式可以表示为:ε = -N(dΦ/dt)其中,ε表示感应电动势,N表示线圈的匝数,dΦ/dt表示磁通量的变化率。
负号表示感应电动势的方向与磁场变化的方向相反。
根据这个公式,我们可以计算出感应电动势的大小。
首先需要测量磁场的变化率和线圈的匝数,然后将这些值代入公式中进行计算即可。
需要注意的是,在计算感应电动势时,要考虑磁场的变化率和线圈的匝数对结果的影响。
磁场的变化率越大,线圈的匝数越多,感应电动势的大小也就越大。
感应电动势的计算公式是理解和应用电磁感应现象的重要工具。
通过计算感应电动势,我们可以更好地理解电磁感应的原理,并应用于各种电子设备和技术中。
感应电动势的计算公式是根据法拉第电磁感应定律推导得出的,它可以用于计算在闭合电路中由于磁场的变化产生的电动势。
通过理解和应用这个公式,我们可以更好地理解和利用电磁感应现象。
电磁感应中的电动势
电磁感应中的电动势是指在闭合线路中产生的电势差,也称为感应
电势。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场的磁通量发生变化时,闭合
线路中会产生电动势。
电动势的大小与磁通量变化的速率成正比,方
向则由电流的方向决定。
电动势的计算公式为:
ε = -dΦ/dt
其中,ε表示电动势,dΦ表示磁通量的变化量,dt表示时间的变化量。
负号表示电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
在恒定磁场中,当闭合线路与磁场的相对运动引起磁通量的变化时,会产生感应电动势。
这是电磁感应实验的基础,常见的应用有发电机
和变压器等。
大学物理中的电磁感应电动势和磁感应强度的计算电磁感应中的电动势和磁感应强度计算1. 介绍电磁感应在大学物理中,电磁感应是一个重要的概念。
它指的是通过磁场的变化产生电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律,导线中的电动势等于磁通量的变化率乘以导线的匝数。
2. 电动势的计算公式根据法拉第电磁感应定律,一个导体中的电动势(ξ)可以用以下公式计算:ξ = -dΦ/dt其中ξ表示电动势,dΦ表示磁通量的变化,dt表示时间的变化。
负号表示电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
3. 磁感应强度的计算公式磁感应强度(B)是一个磁场对空间中各点带电粒子或电流的作用力大小的量度。
根据安培环路定律,一个闭合回路的磁通量等于该回路内的电流与回路面积的乘积。
B = Φ/S其中B表示磁感应强度,Φ表示通过闭合回路的磁通量,S表示闭合回路的面积。
4. 电动势和磁感应强度的实际应用在实际应用中,电动势和磁感应强度的计算非常重要。
它们可以用来解释各种电磁现象,如发电机的原理、感应电动势和变压器的工作原理等。
5. 电动势和磁感应强度的计算例子举个例子来说明电动势和磁感应强度的计算。
假设有一个导线环路,通过它的磁通量随时间变化。
我们可以根据电动势的计算公式来求解这个导线环路中的电动势。
另外,如果我们已知一个闭合回路内的电流和回路面积,我们可以根据磁感应强度的计算公式来求解磁感应强度。
6. 结论电磁感应是大学物理中一个重要的概念,涉及电动势和磁感应强度的计算。
电动势可以通过磁通量的变化来计算,而磁感应强度可以通过磁通量与闭合回路面积的比值来计算。
它们在实际应用中具有广泛的意义,可以用来解释各种电磁现象。
在学习和应用中,遵循正确的计算公式和方法是非常重要的。
如何计算电磁感应中的感应电动势和感应磁场强度之间的关系在电磁感应的研究中,感应电动势和感应磁场强度之间存在着一定的关系。
本文将从理论计算和实验方法两个方面,介绍如何计算电磁感应中的感应电动势和感应磁场强度之间的关系。
一、理论计算在电磁感应中,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
具体来说,感应电动势的计算可以通过以下公式表示:ε = -n * ΔΦ / Δt其中,ε表示感应电动势,n表示线圈的匝数,ΔΦ表示磁通量的变化量,Δt表示磁通量变化的时间。
而磁通量Φ的计算则可以通过以下公式得出:Φ = B * A * cosθ其中,Φ表示磁通量,B表示磁场强度,A表示被磁场穿过的面积,θ表示磁场与平面法线的夹角。
因此,我们可以将公式代入感应电动势的计算公式,得出感应电动势与磁场强度之间的关系:ε = -n * Δ(B * A * cosθ) / Δt通过计算磁场强度的变化率,可以进一步研究感应电动势与磁场强度的具体关系。
二、实验方法除了理论计算,实验方法也是研究电磁感应中感应电动势和感应磁场强度关系的重要手段之一。
在实验中,我们可以通过改变磁场的大小或方向,观察感应电动势的变化情况。
一种常用的实验方法是利用可变磁场的电磁铁和线圈。
首先,我们根据需要调节电磁铁的电流,从而改变磁场的强度。
然后,将线圈放置在电磁铁附近,保持线圈与磁场的相对运动。
通过连接线圈两端的电路,可以测量到感应电动势。
在实验过程中,可以逐渐改变电磁铁的电流,记录对应的感应电动势大小。
通过绘制感应电动势与磁场强度之间的关系曲线,可以直观地了解二者的关系。
此外,还可以利用麦克斯韦电桥等设备进行精确测量,以获得更准确的感应电动势和磁场强度的关系。
通过理论计算和实验方法,我们可以得出电磁感应中感应电动势和感应磁场强度之间的关系。
这对于理解电磁感应现象的本质和应用具有重要意义。
在实际应用中,我们可以根据这一关系,进一步研究和设计电磁感应相关的设备和技术。
电磁感应中的电动势计算方法总结电磁感应是指通过改变磁场或电场的时变情况来产生电流的现象。
其中一个重要的概念就是电动势(emf),它代表了单位时间内通过导体的电荷的移动量。
本文将总结电磁感应中的常见电动势计算方法。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应中最基本的定律之一,它描述了磁场变化导致的感应电动势。
定律的数学表达式为:emf = -dΦ/dt其中,emf表示感应电动势,Φ表示磁通量,dt表示时间的微元。
该定律表明,当磁场的磁通量变化时,将会在导体中产生电动势。
二、恩斯特方程恩斯特方程是法拉第电磁感应定律的一个重要推论,它用于计算匀强磁场中导线的电动势。
恩斯特方程的表达式为:emf = -B * l * v其中,emf表示感应电动势,B表示磁感应强度,l表示导线的长度,v表示导线在磁场中的速度。
根据恩斯特方程,我们可以通过已知的磁感应强度和导线运动速度来计算电动势。
三、电磁感应中的自感电动势在电磁感应中,除了由磁场变化引起的感应电动势外,还存在自感电动势。
自感电动势是指由于电流的变化而产生的电动势。
根据电磁感应原理,自感电动势的计算公式为:emf = -L * di/dt其中,emf表示感应电动势,L表示电感,di/dt表示电流变化的速率。
根据这个公式,我们可以计算电磁感应中的自感电动势。
四、电磁感应中的感应环路电动势当磁通量的变化发生在一个闭合的电路中时,将会产生感应环路电动势。
感应环路电动势可通过利用法拉第电磁感应定律进行计算。
五、电磁感应中的感应电动势方向判断在应用电磁感应定律进行计算时,需要确定感应电动势的方向。
根据楞次定律,感应电动势的方向总是使得导电部分的磁场与磁通量变化趋势相反。
总结:电磁感应中的电动势计算方法包括法拉第电磁感应定律、恩斯特方程、自感电动势计算、感应环路电动势计算等。
在实际问题中,我们可以根据具体情况选择合适的方法进行电动势的计算。
然而,无论采用哪种方法,理解电磁感应原理和定律是解决问题的关键。
高中物理中关于感应电动势的计算公式有两个:E=△φ/△t和E= BLvsinθ。
对于这两个公式的真正物理含义及适用范围,有些学生模糊不清。
现就这一知识点做如下阐述。
(一)关于E=△φ/△t严格地说,E=△φ/△t不能确切反映法拉第电磁感应定律的物理含义。
教材中关于法拉第电磁感应定律是这样阐述的:电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
而表达式△φ/△t所表示的物理意义应为:磁通变化量与发生此变化所用时间的比值,这与磁通变化率是不能等同的,只有在△t →0时,△φ/△t的物理意义才是磁通量的变化率。
由于中学阶段没有涉及微积分,故教材用E=△φ/△t 来表示法拉第电磁感应定律是完全可以的。
但必须清楚:用公式E=△φ/△t求得的感应电动势只能是一个平均值,而不是瞬时值。
因为△和△t 都是某一时间段内的对应量而不是某一时刻的对应量,所以直接用此公式求得的E为△t时间内产生的感应电动势的平均值。
(二)关于E=BLvsinθ公式E=BLvsinθ是由公式E=Δφ/Δt推导而来。
此公式适用于导体在匀强磁场中切割磁力线而产生感应电动势的情况,实质是由于导体的相对磁力线运动(切割磁力线),使回路所围面积发生变化,使得通过回路的磁通量发生变化从而产生感应电动势。
可以认为公式E=BLvsinθ 所表示的物理意义是法拉第电磁感应定律的一种特殊情况。
用此公式求得的E可为平均值也可为瞬时值:若v为某时间段内的平均速度,则求得的E为相应时间段内的平均感应电动势;若v为某时刻的瞬时速度,则求得的E为相应时刻的瞬时感应电动势。
一般用此公式来计算瞬时感应电动势。
(三)例题分析如图1,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r, 导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两道轨间距为L。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt ( k为常数,且k>0),一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直。
高中物理电磁感应公式高中物理电磁感应公式「篇一」精华在线官方微博:http://weibo。
com/jinghuaonline高中物理电磁感应公式总结1、[感应电动势的大小计算公式]1、E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}2、E=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)}3、Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}4、E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}2、磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}3、感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}4、自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,Δt:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;(3)单位换算:1H=103mH=106μH。
(4)其它相关内容:自感〔见第二册P178〕/日光灯。
高中物理电磁感应公式「篇二」高中物理公式大总结高中物理公式大总结(一)物理定理、定律、公式表一、质点的运动(1)------直线运动1)匀变速直线运动1.平均速度V平=s/t(定义式)2.有用推论Vt2-Vo2=2as3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/24.末速度Vt=Vo+at5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/26.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}8.实验用推论Δs=aT2 {Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算:1m/s=3.6km/h。
电磁感应中电动势的计算电磁感应是电磁学中重要的概念之一,它描述了磁场变化引起的电场现象。
其中,电动势是电磁感应中的一个重要参数,用于描述电磁感应产生的电势差。
本文将介绍电磁感应中电动势的计算方法。
1. 法拉第电磁感应定律电动势的计算基于法拉第电磁感应定律,该定律表明当一个导体与磁场相对运动时,导体内部会产生电动势。
这个电动势可以通过磁通量的变化率来计算。
法拉第电磁感应定律的数学表达式为:ε = -dΦ/dt其中,ε表示电动势,dΦ/dt表示磁通量的变化率。
2. 计算磁通量要计算电动势,首先需要计算磁通量。
磁通量是磁场穿过一个平面的量度,它与磁场的强度和平面的面积有关。
磁通量的计算公式为:Φ = B * A * cosθ其中,Φ表示磁通量,B表示磁场的强度,A表示平面的面积,θ表示磁场线与平面法向的夹角。
3. 计算电动势当我们已经得到磁通量的变化率,即dΦ/dt后,可以将其代入法拉第电磁感应定律中,计算电动势。
举例来说,假设一个导线在匀强磁场中相对运动,匀强磁场的磁感应强度为B,导线的长度为L。
如果导线的运动速度为v,并且磁场与导线的运动方向垂直,则导线的电动势可以计算为:ε = B * L * v4. 注意事项在计算电动势时,需要注意以下几点:(1) 方向性:电动势有方向,它的方向由法拉第电磁感应定律决定。
一般来说,电动势的方向与导体内部感应电流的方向相反。
(2) 系统单位:磁感应强度的单位是特斯拉(T),磁通量的单位是特斯拉·平方米(T·m²),导线长度的单位是米(m),速度的单位是米/秒(m/s)。
(3) 其他因素:在实际应用中,还需考虑导线的形状、磁场的分布以及磁场方向相对导线运动的角度等因素。
5. 应用示例为了更好地理解电动势的计算方法,以下是一个具体的应用示例:假设有一个匀强磁场,磁感应强度为0.5 T,一个导线在磁场中以1 m/s的速度向右移动,导线长度为0.2 m。
同步电动机感应电动势的有效值一、导言同步电动机是一种常见的电动机类型,广泛应用于各种工业领域。
在同步电动机的运行过程中,感应电动势是一个重要的参数。
本文将介绍同步电动机感应电动势的有效值。
二、同步电动机感应电动势的概念同步电动机感应电动势是指在同步转速下,由于转子中存在磁通变化而产生的感应电动势。
这种感应电动势与转子中磁通变化的速率成正比。
三、同步电动机感应电动势的计算方法1. 理论计算法同步转速下,旋转磁场与定子绕组之间存在相对运动,因此会在定子绕组中产生感应电流。
这个感应电流会在定子绕组中产生一个磁场,这个磁场与旋转磁场叠加后形成了一个合成磁场。
这个合成磁场会引起转子中的磁通变化,从而产生感应电动势。
根据法拉第定律,当导体穿过一个变化的磁场时,会在导体内部产生一个感应电压。
因此,在同步转速下,由于转子中存在磁通变化而产生的感应电动势可以通过下面的公式计算:E = 4.44 * f * N * phi其中,E是感应电动势的有效值,f是电源频率,N是极数,phi是转子中磁通变化的峰值。
2. 实测法实际运行中,同步电动机感应电动势的计算比较困难。
因此,可以通过实测方法来获取其有效值。
具体方法如下:首先,将同步电动机与负载连接起来,并保持稳定运行。
然后,在定子绕组两端接入一个交流电压表,并记录其读数。
接着,在同步转速下断开负载并记录交流电压表的读数。
最后,通过下面的公式计算感应电动势的有效值:E = (U1 - U2) / 2其中,U1和U2分别为带负载和不带负载时交流电压表的读数。
四、同步电动机感应电动势对运行性能的影响同步电动机感应电动势对其运行性能有很大影响。
具体表现在以下几个方面:1. 转矩同步转速下,由于存在感应电动势,在转子中会产生一个额外的磁场。
这个磁场会与旋转磁场叠加,从而导致转子中的磁通密度增大。
这个增大的磁通密度会使得同步电动机的转矩增大。
2. 功率因数同步电动机感应电动势会使得电机的功率因数下降。
感应电动势的计算公式
电感应电动势(Induced Electric Potential)是指在固定点放射线源和一个静止的电荷分布场中,源点的电荷的变化引起的电磁场的变化,从而在放置在源点和电荷分布之间的其他点产生的电势。
E=ε₀•∫V/(r•r)•Q•dA
其中:
E表示电感应电动势;
ε₀表示真空磁导率;
V表示放射线源到电感应画场上任意一点距离;
Q表示电荷分布上任一点的电荷;
由上述公式可知,电感应电动势的计算主要是由电荷分布上任一点的电荷和从电荷分布上任一点到放射源点的距离共同进行积分来确定的,这称为雅可比规律,即在放射源周围电感应画场上,每一点的电势大小,受源处其他每一点电荷及其到此处距离的影响。
具体的计算方法为用电荷分布上的每一点的电荷乘上其到放射源点的距离的倒数再利用积分算出放射源点的电感应电动势。
综上所述,可得电感应电动势的计算公式为:。
导体切割磁感线产生感应电动势的计算ε=-ΔΦ/Δt其中,ε是感应电动势,ΔΦ是磁通量的变化量,Δt是时间的变化量。
首先,我们先了解一些基本概念。
磁通量(Φ)是磁感线穿过一些表面的数量度量,单位是韦伯(Wb)。
感应电动势(ε)是导体中产生的电压,单位是伏特(V)。
时间(t)的单位是秒(s)。
当导体与磁场的相对运动会导致磁通量的变化。
为了计算感应电动势,我们需要知道磁通量的变化量。
通常情况下,磁通量(Φ)通过以下公式计算:Φ = B * A * cosθ其中,B是磁感应强度,A是被磁感线穿过的面积,θ是磁感线和法线之间的夹角。
在导体切割磁感线的过程中,磁通量会发生变化,因此会产生感应电动势。
假设一个导体切割磁感线穿过一个导线的圆环。
假设磁感应强度是B,圆环的半径是r,圆环中心和磁场方向之间的夹角是θ。
导体在时间Δt内旋转角度Δϴ。
在这种情况下,磁通量的变化量可以表示为:ΔΦ = B * A * (cos(θ+Δϴ) - cosθ)导线上的感应电动势可以表示为:ε=-ΔΦ/Δt将ΔΦ的表达式代入,可以得到:ε = - (B * A * (co s(θ+Δϴ) - cosθ)) / Δt为了计算方便,可以根据夹角的小角度近似(cosθ≈1 - θ^2/2)来简化公式。
ε≈-(B*A*((1-(θ+Δϴ)^2/2)-(1-θ^2/2)))/Δt化简后可得:ε≈-(B*A*(θ^2/2-(θ+Δϴ)^2/2))/Δt进一步化简:ε≈-(B*A*(θ^2/2-(θ^2+2θΔϴ+Δϴ^2)/2))/Δtε≈-(B*A*(θΔϴ+Δϴ^2/2))/Δt最后,如果Δϴ趋近于0,可以忽略Δϴ^2项,得到近似公式:ε≈-(B*A*θΔϴ)/Δt这就是导体切割磁感线产生感应电动势的近似计算公式。
需要注意的是,这仅适用于小角度的情况,磁感应强度、面积和角度必须以SI单位计算,公式中的除法应该使用正常的数学除法运算。
通过计算感应电动势,我们可以了解磁场和导体之间的相互作用,并在实际的电磁设备中应用这个原理。
《感应电动势》知识清单一、什么是感应电动势感应电动势是电磁学中的一个重要概念。
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,在电路中就会产生电动势,这种电动势就叫做感应电动势。
简单来说,就好像是一个“推动”电荷移动的力量。
如果没有感应电动势,电荷就不会在电路中定向移动,也就不会形成电流。
感应电动势的产生是电磁感应现象的核心。
它的存在使得电能可以从一种形式转化为另一种形式,为我们的生活和现代科技带来了诸多便利。
二、感应电动势的分类1、动生电动势动生电动势是由于导体在磁场中运动而产生的。
想象一下,一根导体棒在磁场中做切割磁感线运动,导体中的自由电子就会受到洛伦兹力的作用,从而在导体两端聚集,形成电势差,这就是动生电动势。
其大小可以用公式 E = BLv 来计算,其中 B 是磁感应强度,L 是导体棒在磁场中的有效长度,v 是导体棒的运动速度。
2、感生电动势感生电动势则是由于磁场的变化而产生的。
当磁场发生变化时,会在空间中激发一种电场,这种电场会驱动电荷移动,从而产生电动势。
麦克斯韦提出的“变化的磁场产生电场”的观点,为感生电动势的产生提供了理论基础。
三、感应电动势的计算1、法拉第电磁感应定律这是计算感应电动势的基本定律。
它指出:感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比。
用公式表示为:E =nΔΦ/Δt ,其中 n 是线圈的匝数,ΔΦ 是磁通量的变化量,Δt 是变化所用的时间。
2、特殊情况的计算(1)对于动生电动势,如前面提到的,使用 E = BLv 。
(2)对于感生电动势,有时需要用到一些复杂的数学工具,如微积分来进行计算。
四、影响感应电动势大小的因素1、磁通量的变化量磁通量变化量越大,感应电动势通常越大。
2、磁通量变化的时间在磁通量变化量相同的情况下,变化时间越短,感应电动势越大。
3、线圈的匝数匝数越多,感应电动势越大。
4、磁场的强弱磁场越强,感应电动势可能越大。
五、感应电动势在实际生活中的应用1、发电机发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置。
高中物理中关于感应电动势的计算公式有两个:E=△φ/△t和E= BLvsinθ。
对于这两个公式的真正物理含义及适用范围,有些学生模糊不清。
现就这一知识点做如下阐述。
(一)关于E=△φ/△t严格地说,E=△φ/△t不能确切反映法拉第电磁感应定律的物理含义。
教材中关于法拉第电磁感应定律是这样阐述的:电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
而表达式△φ/△t所表示的物理意义应为:磁通变化量与发生此变化所用时间的比值,这与磁通变化率是不能等同的,只有在△t →0时,△φ/△t的物理意义才是磁通量的变化率。
由于中学阶段没有涉及微积分,故教材用E=△φ/△t 来表示法拉第电磁感应定律是完全可以的。
但必须清楚:用公式E=△φ/△t求得的感应电动势只能是一个平均值,而不是瞬时值。
因为△和△t 都是某一时间段内的对应量而不是某一时刻的对应量,所以直接用此公式求得的E为△t时间内产生的感应电动势的平均值。
(二)关于E=BLvsinθ公式E=BLvsinθ是由公式E=Δφ/Δt推导而来。
此公式适用于导体在匀强磁场中切割磁力线而产生感应电动势的情况,实质是由于导体的相对磁力线运动(切割磁力线),使回路所围面积发生变化,使得通过回路的磁通量发生变化从而产生感应电动势。
可以认为公式E=BLvsinθ 所表示的物理意义是法拉第电磁感应定律的一种特殊情况。
用此公式求得的E可为平均值也可为瞬时值:若v为某时间段内的平均速度,则求得的E为相应时间段内的平均感应电动势;若v为某时刻的瞬时速度,则求得的E为相应时刻的瞬时感应电动势。
一般用此公式来计算瞬时感应电动势。
(三)例题分析如图1,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r, 导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两道轨间距为L。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt ( k为常数,且k>0),一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直。
电磁感应和电动势的计算电磁感应和电动势是物理学中重要的概念,在电磁学和电路理论的研究中起着关键的作用。
本文将讨论电磁感应和电动势的计算方法,并介绍其中的关键概念和公式。
一、电磁感应的概念和计算1.1 电磁感应的概念电磁感应是指导体中的磁通量发生变化时,产生感应电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律,当磁通量Φ通过一个线圈发生变化时,线圈中就会产生一个感应电动势ε,其大小与磁通量变化的速率成正比,可以用下式表示:ε = -dΦ/dt其中ε为感应电动势,dΦ/dt为磁通量Φ的变化率。
1.2 电磁感应的计算方法在实际问题中,我们常常需要计算线圈中的感应电动势。
以下是几种常见的计算方法:(1)线圈匀速转动时的感应电动势:当线圈以角速度ω匀速转动时,线圈的磁通量Φ与时间t的关系为Φ = Bπr²sin(ωt),其中B为磁感应强度,r为线圈半径。
根据法拉第电磁感应定律,线圈中的感应电动势ε为:ε = -dΦ/dt = -d/dt (Bπr²sin(ωt)) = -Bπr²ωcos(ωt)(2)线圈中的感应电动势与磁感应强度和线圈参数的关系:当线圈中的磁感应强度B、线圈半径r和线圈匝数N已知时,感应电动势ε与这些参数的关系为:ε = -N(dΦ/dt) = -N(d/dt)(Bπr²sin(ωt)) = -N(Bπr²ωcos(ωt))(3)变化磁场中的感应电动势:当磁感应强度B随时间t发生变化时,线圈中的感应电动势ε可以通过积分的方法计算,即:ε = -N∫(dB/dt)dΦ/dB dt上述是常见的电磁感应的计算方法,通过对问题的具体情况进行分析,我们可以选择适合的方法进行计算。
二、电动势的定义和计算2.1 电动势的定义电动势是指单位正电荷在电路中运动时所得的能量。
在电路中,电动势可以通过电源提供,也可以由电磁感应产生。
电动势可以用来驱动电流在电路中流动。
2.2 电动势的计算方法在实际问题中,计算电动势需要考虑电路中各个元件的特性和连接方式。
1
感应电动势的计算2
1.一根导体棒ab 放在水平方向的匀强磁场中,导体棒自由落下时,始终保持水平方向且跟磁场方向垂直,如图1所示,比较导体棒ab 两端的电势的高低,有(
)
A .a 端与b 端的电势相同
B .a 、b 间的电势差保持不变,a 端较高
C .a 、b 间的电势差越来越大,a 端较高
D .a 、b 间的电势差越来越大,b 端较高
2. 图2中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l ,磁场方向垂直纸面向里,abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与bc 间的距离也为l.t=0时刻,bc 边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a →b→c→d→a 的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I 随时间t 变化的图线可能是( ) 答案 B
解析 线框进入时,磁通量是增加的,线框穿出时磁通量是减少的,由楞次定律可判断两次电流方向一定相反,故只能在A 、B 中选择,再由楞次定律及规定的电流正方向可判断进入时电流为负方向,故选B.
3.如图3所示,ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l ,其电阻可忽略不计,ac 之间连接一阻值为R 的电阻.ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆,它与ad 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向
里,磁感应强度为B ,当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时,杆ef 所受的安培力为( )A.vB 2l 2R B.vBl R C.vB 2l R D.vBl 2R
4.如图4所示,先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出,两次拉动的速度相同.第一次线圈长边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区,拉力做功W 1、通过导线截面的电荷量为q 1,第二次线圈短边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区域,拉力做功为W 2、通过导线截面的电荷量为q 2,则( ) A .W 1>W 2,q 1=q 2 B .W 1=W 2,q 1>q 2 C .W 1<W 2,q 1<q 2 D .W 1>W 2,q 1>q 2
解析 设矩形线圈的长边为a ,短边为b ,电阻为R ,速度为v ,则W 1=BI 1ba =B·Bav R ·a·b,W 2=BI 2ba =B·Bbv R
·a·b,因为a>b ,所以W 1>W 2. 5.如图5所示,半径为a 的圆形区域(图中虚线)内有匀强磁场,磁感应强度为B =0.2 T ,半径为b 的金属圆环与虚线圆同心、共面的放置,磁场与环面垂直,其中a =0.4 m 、b =0.6 m ;金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为2 Ω.一金属棒MN 与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计.
(1)若棒以v 0=5 m/s 的速率沿环面向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬间,MN 中的电动势和流过灯L 1的电流.
(2)撤去中间的金属棒MN ,将左面的半圆弧OL 1O′以MN 为轴翻转90°,若此后B 随时间均匀变化,其变化率为ΔB Δt =4π
T/s ,求灯L 2的功率. 答案 (1)0.8 V 0.4 A (2)1.28×10-2 W
解析 (1)棒滑过圆环直径OO′的瞬间,MN 中的电动势为动生电动势,E =B·2a·v=0.8 V.流经L 1的电流I =E R L1
=0.4 A (2)电路中的电动势为感生电动势,E =πa 22·ΔB Δt 灯L 2的功率P 2=⎝⎛⎭
⎫E R L1+R L22R L2=1.28×10-2
W
6.如图9所示,一个半径为r 的铜盘,在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO′匀速转动,磁场方向与盘面垂直,在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R ,当圆盘匀速运动角速度为ω时,通过电阻的电流为多少?
解:转动时,产生的感应电动势相当于一根导体棒绕其一个端点在磁场中做切割磁感线的圆周运动,产生的电动势为E =12
Br 2ω所以通过电阻的电流为Br 2ω2R
. 7.如图11甲所示,截面积为0.2 m 2的100匝圆形线圈A 处在变化的磁场中,磁场方向垂直纸面,其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙
所示.设垂直纸面向里为B 的正方向,线圈A 上的箭头为感应电流I 的正方向,R 1=4 Ω,R 2=6 Ω,C =30 μF,线圈内阻不计.求电容器
充电时的电压和2 s 后电容器放电的电荷量.答案 0.24 V 7.2×10-6 C
解析 由题意可知圆形线圈A 上产生的感生电动势E =n ΔB Δt S =100×0.02×0.2 V=0.4 V 电路中的电流I =E R 1+R 2=0.4 V 4 Ω+6 Ω
=0.04 A 电容器充电时的电压U C =IR 2=0.04 A×6 Ω=0.24 V 2 s 后电容器放电的电荷量Q =CU C =30×10-6 F×0.24 V=7.2×10-6 C.
8.某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起,同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力.其推进原理可以简化为如图所示的模型:在水平面上相距b 的两根平行直导轨间,有竖直方向等距离分布的方向相反的匀强磁场B 1和B 2,且B 1=B 2=B ,每个磁场分布区间的长都是a ,相间排列,所有这些磁场都以速度v 向右匀速平动.这时跨在两导轨间的长为a 宽为b 的金属框MNQP (悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R ,运动中所受到的阻力恒为f ,求:(1)列车在运动过程中金属框产生的最大电流;(2)列车能达到的最大速度;(3)简述要使列车停下可采取哪些可行措施?
解: (1)列车起动时金属框产生的电流最大,设为I m 因为两根导线都能产生电动势,则 I m =2Bbv/R
(2)分析列车受力可得列车运动的加速度:a=F-f/m .当列车速度增大时,安培力F 变小,加速度变小,当a=0时,列车速度达到最大, 有:F=f=2Bb(2Bb(v-v m )/R)解得:v m =v-Rf/4B 2b 2 (3)要使列车停下可采取措施,如:切断激磁电流,改变磁场运行方向,增大阻力等.。