感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
將一根直導(dǎo)線ab至于磁場(chǎng)中,并將該導(dǎo)線與測(cè)量電流的電流表相連(如右圖),當(dāng)導(dǎo)線ab從左向右與磁場(chǎng)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)線切割了磁力線,在ab導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由于這是閉合電路,此電動(dòng)勢(shì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以電流表讀數(shù)出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。同時(shí):如果導(dǎo)線ab從右向左運(yùn)動(dòng),回路中也有感應(yīng)電流,但電流表指針偏轉(zhuǎn)方向會(huì)與前一種情況相反。但當(dāng)導(dǎo)線ab平行于磁力線方向作上、下運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表的指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)。
此實(shí)驗(yàn)表明:只要導(dǎo)體切割磁力線,就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向(或感應(yīng)電流方向)與磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向都有關(guān)系,他們之間的相互關(guān)系可用右手定則確定。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式
實(shí)驗(yàn)還證明,在均勻磁場(chǎng)中,導(dǎo)線做作其他歌磁力線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度b、導(dǎo)線長(zhǎng)度l、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度v、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向之間的夾角θ(念西塔)的正弦有關(guān)。其數(shù)據(jù)額表達(dá)式為:
上述公式中各符號(hào)代表的意思分別是:
b:表示均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,單位(t、特)
l:導(dǎo)體長(zhǎng)度,單位(m、米)
θ:磁場(chǎng)方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角,單位(°、度)
e:導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),單位(v、伏)
由上面的公式可知:當(dāng)θ=90°是,此時(shí)e=blv為最大值,而當(dāng)θ=0°時(shí),即導(dǎo)體沿著磁力線方向運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式
1)e=nδφ/δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律,e:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(v),n:感應(yīng)線圈匝數(shù),δφ/δt:磁通量的變化率}
2)e=blv垂(切割磁感線運(yùn)動(dòng)){l:有效長(zhǎng)度(m)}
3)em=nbsω(交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)){em:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}
4)e=bl2ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割){ω:角速度(rad/s),v:速度(m/s)}
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向:右手定則
上面講到用右手定則來(lái)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與磁場(chǎng)、導(dǎo)體方向之間的關(guān)系,而之前我們也學(xué)過(guò)一個(gè)右手定則,叫做安倍右手定則(也叫右手螺旋定則),他們之間在理解上是有一點(diǎn)差別。
此右手定則操作方法如右圖所示:伸開(kāi)右手,讓磁力線垂直穿過(guò)掌心,使大拇指指向?qū)w切割磁力線的運(yùn)動(dòng)方向,其余四指指向就表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。如果電路時(shí)閉合的,它也是感應(yīng)電流的方向(應(yīng)注意的是,伸開(kāi)右手后,大拇指應(yīng)與其他四指在同一平面內(nèi),并相互垂直)。
發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這一原理工作的,所以以前這個(gè)右手定則又稱(chēng)為“發(fā)電機(jī)定則”。