电动势方向和电压方向怎么判断(怎样判断电动势方向)

电动势方向和电压方向怎么判断(怎样判断电动势方向)

1.感应电动势

(1)定义:电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。导体的那部分就相当于电源,导体本身的电阻就相当于电源的内阻。在内电路中,感应电动势的方向是从电源负极到电源正极,与闭环电路中的电流方向一致。

☞感应电场力或洛伦兹力作为非静电力作用

☞电磁感应中的电路题,必须按题意画出等效电路,剩下的其中的问题是电路分析和电路欧姆定律的闭合应用。

(2)产生条件:无论电路是否闭合,只要通过电路的磁通量发生变化,一个电路中会产生感应电动势。

2.感应电动势与感应电流的关系

(1) 感应电流的产生要求电路必须闭合,而感应电动势的产生与电路是否闭合无关电路是如何组成的。

(2)当电路中有感应电流时,必然有感应电动势。

☞磁通量的变化是根电磁感应现象的成因,感应电动势是电磁感应现象的本质。例如,一些导体切割磁感应线,带状磁铁穿插螺线管,通电螺线管穿插螺线管等,都能产生感应电动势。

☞感应电流的产生只是一种现象,它表示电路中传输电能;它是电磁感应现象的本质,是指电路具有随时输出电能的能力。

(3)当电路中存在感应电动势时,可能不存在感应电流。如图右方矩形线框在做切割磁感应线的动作时,闭合电路中没有感应电流,但线圈上下两侧之间存在感应电动势,即

(4)感应电动势的种类:感应原电动势和运动电动势。

①感应电动势:电动势当导线不动并且磁场随时间变化时,导线中产生的力。

成因:由感应电场产生。磁通量变化的原因:B变化引起的磁通量变化,其中非感性静电力是感应电场对自由电荷的电场力。

② 动电动势:磁场保持不变,导体运动引起磁通量变化而产生的电动势。

原因:它是由电荷在磁场中运动时受到的洛伦兹力产生的。

动电动势是导体自身在磁场中切割磁力线而产生的感应电动势。它的方向是用右手定则判断的,让大拇指和其他四指垂直,都和手掌在一个平面上,把右手放入磁场中,让磁感应线穿透竖直伸入手心,大拇指指向导体运动的方向,其他四指指向运动电动势的方向。感应电动势的方向与感应电流的方向相同。由右手定则确定的动电动势的方向符合能量转换守恒定律。

感应电动势是由于通过闭合线圈的磁场强度发生变化而产生涡电场,从而导致电流的定向运动。其方向符合楞次定律。右手大拇指指向磁场变化的相反方向,四指握拳,四指方向就是感应电动势的方向。

☞感应和运动之间没有明确的界限。感应和运动也可以共存。感应和运动都是磁通量的变化,都遵循法拉第电磁感应定律。

< p>2.法律内容

3.公式E=nΔΦ/Δt的理解

①通用公式

②由E=n△Φ/△t可知,感应电动势E与电势的变化率成正比磁通量△Φ/△t

③ 在Φ-t图像中,△Φ/△t表示某一时刻直线切线的斜率,由E=n△Φ/△t求得瞬时感应电动势;当△Φ/△t表示一定时间内割线的斜率时,E=n△Ф/△t得到相应时间段内的平均感应电动势。

当磁通量均匀变化,某一时刻的瞬时感应电动势等于整个周期内的平均感应电动势。

④Φ、△Φ、△Φ/△t的大小并不直接该关系与电路中的电阻无关。感应电流的大小与感应电动势E和电路总电阻R有关。这一点可以与运动学中的v、△v、△v/△t类比。 Ф很大,△Ф/△t可能很小; Φ小,△Φ/△t可能很大; Φ=0,△Φ/△t可以不为零(比如线圈平面转成平行于磁力线时)。

[例子]

⑤Φ,△ Φ、△Φ/△t都与一定的面积​​有关,与线圈的匝数无关。一个n匝线圈相当于n个单匝线圈串联,所以电动势E与线圈匝数有关。

例:单匝矩形线圈做匀速旋转在均匀磁场中的速度,旋转轴垂直于磁场。如果线圈包围区域内的磁通量随时间变化规律如图所示,则在从0到D的过程中(B)

A。在时间 0

B 时,线圈中的感应电动势为零。在时间 D

p>

C 时,线圈中的感应电动势为零。 D时刻线圈中的感应电动势较大

D。线圈中从0到D的平均感应电动势为0.2V

例:如图所示,垂直方向均匀磁场的磁感应强度为B₀=0.5T,它以0.1T/s的速度变化。水平导轨不计阻力和摩擦阻力,宽度为0.5m。在导轨上放一根导体,电阻R₀=0.1Ω,用水平细绳通过定滑轮吊一个质量M=2kg的重物,电阻R=0.4Ω,能吊多长举起重物? (L=0.8m)

例:将面积S=4×10⁻²m²、匝数n=100的线圈置于均匀磁场中。磁场的方向垂直于线圈的平面。时间t的变化规律如图所示,则下列判断正确的是(AC)

A。 0~2s内通过线圈的磁通量变化率等于-0.08Wb/s

B。 0~2s内通过线圈的磁通量的变化量为零

C。线圈在0~2s内产生的感应电动势为8V

D。 3s结束时线圈中的感应电动势为零

例:电吉他是一种利用电磁感应原理工作的乐器。 A是电吉他的拾音原理。连接放大器的螺线管置于金属弦下方,管内固定有条形磁铁。当拨动金属弦时,电磁铁中会产生感应电流,经过一系列的变换,电信号就可以转换为声音信号。如果如图B所示,由于金属弦的振动,螺线管中的磁通随时间发生变化,则对应的感应电流的变化为(B)

【分析】

< p>事例:某校创新基地科研团队模仿风速计原理,制作了一款简单的风力发电装置。线圈接电流表,不考虑摩擦阻力,则(A)

A。随着风速的增加,速度增加,输出电流必然增加

B。如果风力恒定,磁铁的转速会不断增加,末级电流表就有烧坏的危险

C.输出为交流电,频率为永磁体旋转频率的两倍

D。磁铁的旋转方向相反,电流表就会没有读数。

[分析]选A。线圈增大,感应电流增大,输出电流必然增大,故A正确;如果风力恒定,则磁铁的转速趋于恒定,电流表达式不变,电流表也不会烧坏,所以是错误的;线圈中的磁通量是不断变化的,输出的是交流电,其频率应为 与永磁体的旋转频率相同,所以C是错误的;如果永磁体反方向旋转,线圈中的磁通量也会发生变化,会产生感应电流,电流表会有读数,所以D是错误的。

示例:学校图书馆使用磁卡借书和还书。一位同学了解到,其工作原理是磁卡以一定的速度通过装有线圈的检测头,在线圈中产生感应电动势,从而传送所记录的信号。为了研究这种现象,学生借用了如图所示的实验室设置。电磁铁固定在铁架上,与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器相连。现在在螺线管正上方放一块小磁铁,它的上表面是N极,然后静止松开,穿过螺线管落到海绵垫上静止不动(小磁铁掉落时受到的空气阻力为远小于重力,不发生旋转),计算机屏幕上显示UI-t曲线。关于实验结果,下列说法正确的是(BD)

A.只降低磁铁的释放高度,两个峰均增加

B.只有减少电磁铁的匝数,两者的峰值都降低

C.只增加小磁铁的质量,通过线圈的时间不变

D.只增加变阻器的阻值,通过线圈

[分析] BD。当h减小时,磁铁进入线框的速度减小,导致线框内磁通量的变化率减小,所以两个峰值会减小,并且两个峰值不能相等,所以A是错误的,B是正确的;当磁铁的质量增加时,磁铁进入线框的速度增加,同样的位移后,所花的时间减少,所以C是错误的;磁铁进入线圈的过程中,线圈对磁铁产生向上的排斥力,线圈在穿过线圈的过程中对磁铁产生向上的吸引力。如果变阻器的阻值增大,线圈中的电流就会减小,线圈产生的磁场就会减弱,对磁铁的作用就会减小。力减小,因此磁铁穿过线圈所需的时间减少,因此 D 是正确的。

例子:比如A是电动车无线充电原理,M是接收线圈,N是发射线圈。 B为受电线圈M示意图,线圈匝数为n,电阻为r,截面积为S。两端a、b接车载转换器装置,均匀磁场平行于线圈轴穿过线圈。下列说法正确的是(AC)

A.只要接收线圈两端有电压,发射线圈中的电流就一定不是恒流

B。只要发射线圈N有电流流入,就必须得到接收线圈M两端的电压。

C.当线圈M中的磁感应强度均匀增大时,M

D中的a端就会有电流流出。若在△t时间内,线圈M中的磁感应强度均匀增加△B,则M两端电压nS△B/△t

如何判断电动势方向介绍而已。

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