電工基礎(chǔ)-電磁感應

電磁感應基本知識03感應電動勢電磁感應電磁感應現(xiàn)象的應用變壓器相關(guān)知識電磁感應部分涉及三個方面的知識：一是電磁感應現(xiàn)象的規(guī)律。電磁感應研究的是其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的特點和規(guī)律，其核心是法拉第電磁感應定律和楞次定律。楞次定律表述為：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。即要想獲得感應電流(電能)必須克服感應電流產(chǎn)生的安培力做功，需外界做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。法拉第電磁感應定律反映外界做功能力磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，外界做功的能力也越大。3.1相關(guān)知識電磁感應部分涉及三個方面的知識：二是電路及力學知識。主要討論電能在電路中傳輸、分配，并通過用電器轉(zhuǎn)化成其他形式能的特點規(guī)律。在實際應用中常常用到電路的三個規(guī)律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學中的牛頓定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理和能量守恒定律等概念。法拉第電磁感應定律反映外界做功能力磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，外界做功的能力也越大。3.1相關(guān)知識電磁感應部分涉及三個方面的知識：三是右手定則。右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進入手心（當磁感線為直線時，相當于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь€運動方向，則四指所指方向為導線中感應電流的方向。左力右電（即左手定則判斷力的方向，右手定則判斷電流的方向）。左力右感、左生力右通電。3.1電磁感應指因為磁通量變化產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象。電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，是電磁學領(lǐng)域中最偉大的成就之一。電磁感應3.23.2若閉合電路為一個n匝的線圈，則又可表示為：式中n為線圈匝數(shù)，ΔΦ為磁通量變化量，單位Wb（韋伯），Δt為發(fā)生變化所用時間，單位為s.ε為產(chǎn)生的感應電動勢，單位為V（伏特，簡稱伏）。電磁感應俗稱磁生電，多應用于發(fā)電機。電磁感應俗稱磁生電，多應用于發(fā)電機電磁感應3.3產(chǎn)生感應電流的條件電磁感應現(xiàn)象：閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動，電路中產(chǎn)生感應電流。感應電流：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流。電磁感應現(xiàn)象的產(chǎn)生條件l閉合電路。l穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。【缺一不可】3.3產(chǎn)生感應電流的條件3.3產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件：①兩種不同表述a．閉合電路中的一部分導體與磁場發(fā)生相對運動b．穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化產(chǎn)生感應電流的條件3.34產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件：②兩種表述的比較和統(tǒng)一a．兩種情況產(chǎn)生感應電流的根本原因不同閉合電路中的一部分導體與磁場發(fā)生相對運動時，是導體中的自由電子隨導體一起運動，受到的洛倫茲力的一個分力使自由電子發(fā)生定向移動形成電流，這種情況產(chǎn)生的電流有時稱為動生電流。穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化時，根據(jù)電磁場理論，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，電場使導體中的自由電子定向移動形成電流，這種情況產(chǎn)生的電流稱為感應電流或感生電流。b．兩種表述的統(tǒng)一兩種表述可統(tǒng)一為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。產(chǎn)生感應電流的條件3.3產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件：③產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。條件：a．閉合電路；b．一部分導體；c．做切割磁感線運動條件：a．閉合電路；b．一部分導體；c．做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流的條件3.3感應電流方向影響的因素在電磁感應現(xiàn)象中，感應電流的方向跟導體切割磁感線運動的方向和磁感線方向有關(guān)，若改變導體運動方向與原運動方向相反，或?qū)⒋鸥芯€方向改為與原方向相反，則感應電流方向?qū)⑴c原方向相反；若導體運動方向和磁感線方向都變?yōu)楹驮瓉硐喾?，則感應電流的方向不變產(chǎn)生感應電流的條件3.4磁場和磁場強度磁鐵周圍由磁力作用達到的范圍稱為磁場。磁場某點的磁感應強度B和同一點上的磁導率μ的比值稱為該點的磁場強度或稱磁化力，以H表示。磁場強度的單位為A／m用公式表示即：H=B／μμ亦稱磁介質(zhì)的磁導系數(shù)，它與磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，各種不同的磁介質(zhì)有不同的磁導率。相關(guān)概念3.4磁力線磁力作用的線跡稱為磁力線。磁力線具有以下特性：（1）在磁鉗外部的磁力線是從北極N到南極S，磁鐵內(nèi)部的磁力線是從南極S到北極N。（2）磁力線都形成閉合的回路，不中斷、不交叉、不重疊。（3）磁力線具有力求縮短其距離的傾向。（4）同方向的磁力線相斥，異方向的磁力線相吸?；靖拍钤趧驈姶艌鲋杏幸粋€與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應強度為B，平面的面積為S。(1)定義：在勻強磁場中，磁感應強B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量，簡稱磁通。定義式：Φ=BS當平面與磁場方向不垂直時：Φ=BS⊥=BScosθ（θ為兩個平面的二面角）垂直穿過某個面的磁感線條數(shù)表示穿過這個面的磁通量。在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb。1Wb=1T?1m2=1V?s磁通量是標量，但是有正負之分。3.4磁通量相關(guān)概念在勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應強度為B，平面的面積為S。(1)定義：在勻強磁場中，磁感應強B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量，簡稱磁通。定義式：Φ=BS當平面與磁場方向不垂直時：Φ=BS⊥=BScosθ（θ為兩個平面的二面角）垂直穿過某個面的磁感線條數(shù)表示穿過這個面的磁通量。在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb。1Wb=1T?1m2=1V?s磁通量是標量，但是有正負之分。3.4磁通量相關(guān)概念3.4磁飽和相關(guān)概念鋼、鐵等磁化物質(zhì)在磁化過程中磁通或磁通密度最初增加很快，隨著磁化物質(zhì)內(nèi)部磁性的增加，磁通密度的增長逐漸減慢，最后當磁化力已達很大時，磁通基本上不再增加，此時稱磁化物質(zhì)已處于磁飽和狀態(tài)。3.4勵磁、剩磁、磁滯相關(guān)概念對環(huán)繞鐵磁物質(zhì)的線圈通以電流使其磁化的現(xiàn)象稱為勵磁。當把鐵磁物質(zhì)放人通電螺管線圈磁化后，若把電流切斷，這時線圈中的電流磁場將會立即消失，然而磁體內(nèi)的磁感應強度并不完全消失，而是在相當長時間內(nèi)保留著磁性，這種剩下來的磁性稱為剩磁。鐵磁物質(zhì)在磁化過程中磁通密度的變化總是落后于磁化力，這種現(xiàn)象稱為磁滯。3.5感應電動勢(1)定義：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢，叫做感應電動勢。方向是由低電勢指向高電勢。(2)產(chǎn)生感應電動勢的條件：穿過回路的磁通量發(fā)生變化。(3)物理意義：感應電動勢是反映電磁感應現(xiàn)象本質(zhì)的物理量。(4)方向規(guī)定：內(nèi)電路中的感應電流方向，為感應電動勢方向。(5)反電動勢：在電動機轉(zhuǎn)動時，線圈中也會產(chǎn)生感應電動勢，這個感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用，這個電動勢稱為反電動勢。感應電動勢3.5感應電動勢的產(chǎn)生導體在磁場中作切割磁力線運動時，導體中的自由電子因磁場力的作用而沿導線向一定方向移動，其結(jié)果使導體的一端聚集著較多的自由電子而呈現(xiàn)出負電荷；另一端則由于失去電子而呈現(xiàn)出正電荷，導體兩端因出現(xiàn)這些電荷而產(chǎn)生了電位差，這就是導體上的感應電動勢。感應電動勢3.5感應電動勢的大?。?）與切割磁力線的導體有效長度L成正比。（2）與切割磁力線的導體的運動速度υ成正比。（3）與磁場的磁通密度B的大小成正比。（4）與導體切割磁力線的角度有關(guān)：當導體的運動方向與磁力線方向垂直時，感應電動勢最大；導線的運動方向與磁力線方向平行時，感應電動勢為零。感應電動勢3.5自感和自感電勢自感，在一個閉合的回路中，當通過的電流方向或大小發(fā)生變化時，在導體周圍所產(chǎn)生的磁場也發(fā)生變化。因變化的磁通而使本回路中同時產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象稱自感現(xiàn)象。其電動勢稱為自感電勢。感應電動勢3.5自感和自感電勢自感電動勢的方向可由楞次定律來確定。當回路中電流增大時，由它產(chǎn)生的磁通也相應增加，此時自感電動勢的方向阻礙磁通的增加，與回路電流方向相反。當回路中電流減小時，引起磁通減少，其自感電動勢阻礙著磁通減小，與回路電流方向相同。由于自感電勢的存在，使回路中接通電路的瞬間電流不能立即達到最大值；當切斷電路時，電流不能立即降到零。自感電勢的大小決定于磁通變化的速度，這個變化速度除與電流變化速度有關(guān)外，還與原有磁場有關(guān)，如在線圈匝數(shù)較多，或在線圈中加入鐵心時，則可產(chǎn)生較高的自感電動勢。感應電動勢3.5互感和互感電勢若有兩個線圈彼此靠近，形成兩個獨立回路，其中一個回路通過變化的電流，線圈周圍產(chǎn)生變化的磁場，磁場切割相鄰線圈，使相鄰線圈同時產(chǎn)生感應電動勢，這種現(xiàn)象稱為互感，其電動勢稱為互感電勢。感應電動勢3.6電磁感應加熱器電磁感應現(xiàn)象的應用電磁感應加熱的原理電磁感應加熱的原理是感應加熱電源產(chǎn)生的交變電流通過感應器（即線圈）產(chǎn)生交變磁場，導磁性物體置于其中切割交變磁力線，從而在物體內(nèi)部產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使物體內(nèi)部的原子高速無規(guī)則運動，原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，從而起到加熱物品的效果。即是通過把電能轉(zhuǎn)化為磁能，