电磁感应现象在生活中的应用 原理是什么
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电磁感应现象在生活中的应用是什么
电磁感应是发电机、感应马达、变压器和大部分其他电力设备的操作的基础。
电磁感应原理用于很多设备和系统,包括:
感应马达
发电机
变压器
充电电池的无接触充电
感应铁架的电炉
感应焊接
电感器
电磁成型
磁场计
电磁感应灯
中频炉
电动式传感器
电磁炉
磁悬浮列车
电磁感应现象的原理
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了感应现象的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。
重要实验:在一个空心纸筒上绕上一组和电流计联接的导体线圈,当磁棒插进线圈的过程中,电流,电磁感应计的指针发生了偏转,而在磁棒从线圈内抽出的过程中,电流计的指针则发生反方向的偏转,磁棒插进或抽出线圈的速度越快,电流计偏转的角度越大.但是当磁棒不动时,电流计的指针不会偏转。
对于线圈来说,运动的磁棒意味着它周围的磁场发生了变化,从而使线圈感生出电流.法拉第终于实现了他多年的梦想——用磁的运动产生电! 奥斯特和法拉第的发现,深刻地揭示了一组极其美妙的物理对称性:运动的电产生磁,运动的磁产生电。
不仅磁棒与线圈的相对运动可以使线圈出现感应电流,一个线圈中的电流发生了变化,也可以使另一个线圈出现感应电流。
将线圈通过开关k与电源连接起来,在开关k合上或断开的过程中,线圈2就会出现感应电流. 如果将与线圈1连接的直流电源改成交变电源,即给线圈1提供交变电流,也引起线圈出现感应电流. 这同样是因为,线圈1的电流变化导致线圈2周围的磁场发生了变化。
电磁感应想象相关计算
假设闭合电路是一个n匝的线圈,可表示为:式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb ,Δt为发生变化所用时间,单位为s,ε 为产生的感应电动势,单位为V
感应电动势计算
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=BLVsinA(切割磁感线运动)E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sinA为v或L与磁感线的夹角。 {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=BLLω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
磁通量
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(㎡)}
感应电动势
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}
自感电动势
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)}