法拉第定律和伦茨定律
- 法拉第定律联系了磁链与e.m.f
- 它的定义为:
感应电动势的大小与磁链的变化率成正比
- 伦茨定律给出了方向法拉第定律定义的感应电动势:
诱导电动势在这样一个方向上起作用,产生与引起它的变化相反的效应
伦茨定律的实验证据
- 要验证伦茨定律,唯一需要的仪器是:
- 条形磁铁
- 一圈电线
- 灵敏的安培计
- 注意:单元格是不要求
- 棒状磁体的已知极(或北或南)被推入线圈,从而在线圈中产生磁场
- 使用右手握把规则,弯曲的手指指示方向当前的拇指表示方向感应磁场
- 电流的方向在电流表上观察
- 反转磁铁的方向会使仪表产生相反的偏转
- (线圈中的)感应场排斥条形磁铁
- 这是因为楞次定律:
- 线圈中感应场的方向推动产生它的变化。条形磁铁
伦茨定律可以用一个与灵敏的电流表和条形磁铁串联的线圈来验证
感应电动势计算
- 法拉第定律作为方程定义为:
- 地点:
- ε =诱导的e.m.f(V)
- N=线圈匝数
- Δɸ= change in磁通(Wb)
- Δt=时间间隔(秒)
- 这个方程表明梯度磁通量随时间的变化曲线是电磁场
- 伦茨定律与法拉第定律的结合为:
- 这个方程表明:
- 当条形磁铁通过线圈时,由于磁通量的变化,线圈内会感应到电磁脉冲
- 电流也被诱导,这意味着线圈现在有自己的磁场
- 线圈的磁场作用于相反的方向到条形磁铁的磁场(由负号表示)
- 如果一个直流电(dc)电源更换为交流电(交流)电源,电磁感应也将与电源以相同的频率交替
工作的例子
一个小的矩形线圈包含350圈的金属丝。长边3.5厘米,短边1.4厘米。线圈被固定在一个大磁铁的两极之间,这样线圈就可以通过它的中心绕轴旋转。
磁体在两极之间产生通量密度为80公吨的均匀磁场。
线圈水平定位,然后在0.18秒的时间内通过40°的角度转动。
计算线圈中感应到的平均电动势的大小。
第一步:写下已知的数量
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- 磁通量密度,B= 80 mT = 80 × 103T
- 区域,一个= 3.5 × 1.4 = (3.5 × 10-2) × (1.4 × 10-2) = 4.9 × 104米2
- 转数,N= 350
- 时间间隔,Δt= 0.18 s
- 线圈和磁场线之间的角度= 40o
- 因此θ,区域法线与磁场线的夹角=(90 ~ 40)= 50°
步骤2:写出法拉第定律的方程:
步骤3:写出通量联动方程:
步骤4:将数值代入通量联动方程:
Φn = (80 × 103) × (4.9 × 104) × 350 × cos(50) = 8.82 × 10−3世行将
步骤5:将通量链和时间代入法拉第定律方程:
考试技巧
电磁脉冲的“幅度”只是指它的大小,而不是方向。这通常是考试题目中要求的,所以伦茨定律中的负号在计算中并不一定需要。然而,你可能需要解释伦茨定律中负号的意义。