脑洞物理4期：感应电动势——法拉第电磁感应定律

小鱼儿

恒定电流一章学过的电源还记得吗？<div>电路中将其他形式能量转化为电能的装置叫做电源。电源是闭合电路形成电流的必备装置，相当于人的心脏哦！</div><div>注意一下，电源内部和外部电流的流向是不同的，内、外电路属于串联关系，嘿嘿！</div> 上期我们已经学习了感应电流方向的判断，既然有电流，那电路中肯定就有电源啦！想一想，电磁感应现象中那部分电路相当于电源呢？ 答：左图中的导体棒、右图中的线圈，都相当于电源。 在电磁感应现象中相当于电源的那一部分电路上产生的电动势——感应电动势。 上例中如果电路没有闭合，电路中虽然没有感应电流，但电动势依然存在的哦！ 要注意：同一电路（内外电阻和一定）电流的大小取决于电动势的大小哦！<div>接下来，具体看看如何定量的计算感应电动势的大小呢？ </div> 这幅图中，前后两种情况的磁感应强度显然不同，看清楚了，将磁铁以相同的速度插入线圈时，哪一种情况产生的感应电动势大一些呢？<div>显然，磁场越强，插入前后的磁通量变化量较大，感应电动势也就越大喽！</div> 这幅图中，前后两种情况磁铁的运动速度显然不同，看清楚了，将相同磁感应强度的磁铁以不相同的速度插入线圈时，哪一种情况产生的感应电动势大一些呢？ 显然，运动越快，插入前后的磁通量变化较快，感应电动势也就较大喽！ 这幅图中，前后两种情况线圈的匝数显然不同，看清楚了，将相同磁感应强度的磁铁以相同的速度插入线圈时，哪一种情况产生的感应电动势大一些呢？ 显然，匝数越多，感应电动势也就越大！ 综合以上几个实验现象，纽曼、韦伯严格分析实验数据后，在1845年和1846年先后提出了“法拉第电磁感应定律”。 1、当以上各物理量的单位都取国际单位时，感应电动势E与磁通量变化率△Φ/△t成正比的系数刚好等于1，那个n可是线圈匝数哦！<div>2、对于多匝线圈来说，每一匝的情况是完全一样的，且属于串联关系，所以n匝线圈相当于n个电源串联，总电动势E总=nE。</div> 一见如故：这里的Φ和以前学过的速度V、△Φ和以前学过的△V、△Φ/△t和以前学过的△V/△t=a是不是很相似啊！ 注意：1、感生电动势计算式中的△B/△t是不是应该叫做磁感应强度的变化率啊？B-t图像的斜率这一隐藏条件要学会挖掘哦！它可不同于磁通量的变化率△Φ/△t哦！ 2、法拉第电磁感应定律适用于所有电磁感应现象的电动势大小计算的哦！无论感生电动势，还是动生电动势，其根源都是E=n△Φ/△t，只不过感生电动势是因为磁感应强度在变（磁场动）而产生的，动生电动势是因为导体在动（面积变化）而产生的。 部分导体垂直切割磁感线→回路面积发生变化→磁通量变化→产生感应电动势→出现感应电流，直接利用这个结论E=BLV计算电动势好简单哦！ 如果不垂直切割，又咋办呢？看下图喽！ 看懂了吗？是不是很简单啊！ 归纳一下就是下图这样了！ 看懂了吗？是不是很简单啊！<div>归纳一下就是下图这样了！</div> 对于导体棒切割磁感线产生动生电动势，这个结论是不是太好用了啊！不过提醒你，要注意条件喽，可不能乱用哎！ 再看看这个，是不是更清楚明了了呢？ 从微观上看，导体棒切割磁感线产生感应电动势其实是这样的，嘿嘿！ 从微观上看，导体棒切割磁感线产生感应电动势，电荷定向移动的原因其实是洛伦兹力的功劳啊！ 这个看明白了吗？可不是所有的线框运动都能产生感应电动势的哦！ 线框整体在匀强磁场中切割磁感线虽然没有感应电流，但电动势却是存在的哦！<div>看看右图，是不是应该明白了。</div> 线框整体进入或者移出匀强磁场，有感应电流了哦！这又是为什么呢？想一想吧！ 看清楚了，反电动势产生于电动机转动过程中哦。<div>电动机是把电源内的电能转化成机械能的用电器啊，它的转动是外部电源给它供电才能工作的。</div> 电动机属于非纯电阻电器，现在是不是有点明白，它为什么不能用于欧姆定律了啊！ 动画学物理，脑洞大开，从此不怕物理难！<div> ——玉门一中郭钰</div>