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電源問答

首頁 > 電源問答

磁生電

時間：2022-10-29 人氣：來源：山東合運(yùn)電氣有限公司

　　磁生電

，是指閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時

，在導(dǎo)體上會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。

　　產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流

。

　　磁生電現(xiàn)象是英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。發(fā)電機(jī)便是依據(jù)此原理制成

。

發(fā)現(xiàn)和原理

　　電生磁是奧斯特發(fā)現(xiàn)的

。原理：通電導(dǎo)體周圍存在磁場

?div id="4qifd00" class="flower right">

？梢耘卸ù艌龇较蚝碗娏鞯年P(guān)系。電磁感應(yīng)

　　電和磁是不可分割的

，它們始終交織在一起。簡單地說

，就是電生磁

、磁生電。

電生磁

　　如果一條直的金屬導(dǎo)線通過電流

，那么在導(dǎo)線周圍的空間將產(chǎn)生圓形磁場

。導(dǎo)線中流過的電流越大

，產(chǎn)生的磁場越強(qiáng)

。磁場成圓形，圍繞導(dǎo)線周圍

。磁場的方向可以根據(jù)“右手螺旋定則”（又稱安培定則）(見圖1)來確定：將右手拇指伸出

，其余四指并攏彎向掌心

。這時

，四指的方向?yàn)榇艌龇较颍粗傅姆较蚴请娏鞣较?div id="4qifd00" class="flower right">

。?shí)際上，這種直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場類似于在導(dǎo)線周圍放置了一圈NS極首尾相接的小磁鐵的效果

。

　　正電荷的流動給出的電流

，跟負(fù)電荷的反方向流動給出的電流相同。因此

，在測量電流時

，流動的電荷的正負(fù)值通常可以忽略

。根據(jù)常規(guī)，假設(shè)所有流動的電荷都具有正值

，稱這種流動為常規(guī)電流

。常規(guī)電流代表電荷流動的凈效應(yīng)

，不需顧慮到載子的電荷的正負(fù)號是什么

。

　　在固態(tài)金屬內(nèi)，正電荷載子不能流動

，只有電子流動。由于電子載有負(fù)電荷

，在金屬內(nèi)的電子流動方向與常規(guī)電流的方向相反

。

與磁場的關(guān)系

　　如果將一條長長的金屬導(dǎo)線在一個空心筒上沿一個方向纏繞起來，形成的物體我們稱為螺線管

。如果使這個螺線管通電，那么會怎樣

？通電以后

，螺線管的每一匝都會產(chǎn)生磁場，磁場的方向如圖2中的圓形箭頭所示

。那么

，在相鄰的兩匝之間的位置

，由于磁場方向相反

，總的磁場相抵消；而在螺線管內(nèi)部和外部

，每一匝線圈產(chǎn)生的磁場互相疊加起來，最終形成了如圖2所示的磁場形狀

。也可以看出

，在螺線管外部的磁場形狀和一塊磁鐵產(chǎn)生的磁場形狀是相同的。而螺線管內(nèi)部的磁場剛好與外部的磁場組成閉合的磁力線

。在圖2中

，螺線管表示成了上下兩排圓

，好像是把螺線管從中間切開來

。上面的一排中有叉

，表示電流從外面向熒光屏內(nèi)部流進(jìn)；下面的一排中有一個黑點(diǎn)

，表示電流從熒光屏里面流出。

應(yīng)用實(shí)例

　　電生磁的一個應(yīng)用實(shí)例是實(shí)驗(yàn)室常用的電磁鐵

。為了進(jìn)行某些科學(xué)實(shí)驗(yàn)

，經(jīng)常用到較強(qiáng)的恒定磁場，但只有普通的螺線管是不夠的

。為此，除了盡可能多地繞制線圈以外

，還采用兩個相對的螺線管靠近放置

，使得它們的N、S極相對

，這樣兩個線包直接就產(chǎn)生了一個較強(qiáng)的磁場。另外

，還在線包中間放置純鐵（稱為磁軛）

，以聚集磁力線，增強(qiáng)線包中間的磁場

，對于一個很長的螺線管

，其內(nèi)部的磁場大小用下面的公式計算：H=nI

　　在這個公式中

，I是流過螺線管的電流

，n是單位長度內(nèi)的螺線管圈數(shù)。

　　如果有兩條通電的直導(dǎo)線相互靠近

，會發(fā)生什么現(xiàn)象？我們首先假設(shè)兩條導(dǎo)線的通電電流方向相反

，圖5(a)所示

。那么，根據(jù)上面的說明

，兩條導(dǎo)線周圍都產(chǎn)生圓形磁場

，而且磁場的走向相反

。在兩條導(dǎo)線之間的位置會是什么情況呢

？不難想象，在兩條導(dǎo)線之間

，磁場方向相同

。這就好像在兩條導(dǎo)線中間放置了兩塊磁鐵，它們的N極和N極相對

，S極和S極相對

。由于同性相斥，這兩條導(dǎo)線會產(chǎn)生排斥的力量

。類似地

，如果兩條導(dǎo)線通過的電流方向相同

，它們會互相吸引。

　　如果一條通電導(dǎo)線處于一個磁場中

，由于導(dǎo)線也產(chǎn)生磁場

，那么導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場和原有磁場就會發(fā)生相互作用,使得導(dǎo)線受力。這就是電動機(jī)和喇叭的基本原理

。

磁生電

　　磁生電是法拉第發(fā)現(xiàn)的。原理：閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時

，在導(dǎo)體上就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象

，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。

　　導(dǎo)體的兩端接在電流表的兩個接線柱上

，組成閉合電路，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中向左或向右運(yùn)動

，切割磁力線時

，電流表的指針就發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明電路中產(chǎn)生了電流．這樣產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流

。我們知道，穿過某一面積的磁力線條數(shù)

，叫做穿過這個面積的磁通量

。當(dāng)導(dǎo)體向左或向右做切割磁力線的運(yùn)動時，閉合電路所包圍的面積發(fā)生變化

，因而穿過這個面積的磁通量也發(fā)生了變化

。導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因

，可以歸結(jié)為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化

。可見

，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化

，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

。感應(yīng)電流的方向：導(dǎo)體向左或向右運(yùn)動時

，電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向不同，這表明感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運(yùn)動的方向有關(guān)系

。如果保持導(dǎo)體運(yùn)動的方向不變

，而把兩個磁極對調(diào)過來

，即改變磁力線的方向

，可以看到，感應(yīng)電流的方向也改變

?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">？梢?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運(yùn)動的方向和磁力線的方向都有關(guān)系．感應(yīng)電流的方向可以用右手定則來判定：伸開右手

，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)

，把右手放入磁場中

，讓磁力線垂直穿入手心

，大拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向

，那么其余四個手指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

感應(yīng)電流的產(chǎn)生

　　感應(yīng)電流究竟是如何產(chǎn)生的呢

？設(shè)均勻磁場的磁力線向下垂直于紙面

，導(dǎo)體平放在紙面上，方向正南正北

，移動方向?yàn)槲鞣健＃ㄓ糜沂侄▌t判感應(yīng)電流方向?yàn)槟戏剑?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?dāng)導(dǎo)體向西移動時

，可視為導(dǎo)體中的電荷也向西移動，而電荷在磁場中所受作用力的方向跟磁場方向

、電荷運(yùn)動方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定：伸開左手

，使大拇指跟其余四個手指垂直

，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中

，讓磁感線垂直穿入手心

，并使伸開的四指指向電荷的運(yùn)動方向（西方）

，那么

，拇指所指的方向（南方）

，就是電荷在磁場中的受力方向。所以電流方向應(yīng)是南方

。

　　把線圈的兩端接在電流表上

，組成閉合電路．當(dāng)向線圈中插入或拔出磁鐵時，電流表的指針偏轉(zhuǎn)

，表明電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流

。這是因?yàn)橄蚓€圈中插入磁鐵時

，穿過線圈的磁通量增大

，從線圈中拔出磁鐵時，穿過線圈的磁通量減小

。穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流

。向線圈中插入或拔出磁鐵的過程可以等效為導(dǎo)體切割磁力線的過程。磁通量的變化只是產(chǎn)生感應(yīng)電流的表層的原因

，真正的原因還是線圈中的電荷受洛侖茲力運(yùn)動

。

知識要點(diǎn)

　　感應(yīng)電流的條件微信截圖_20221029213722.png

　　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：①一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動．即導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動方向和磁感線的方向不平行；②電路閉合．在磁場中做切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓

，是一個電源．若電路閉合，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．若電路不閉合

，電路兩端有感應(yīng)電壓

，但電路中沒有感應(yīng)電流．

　　感應(yīng)電流的方向

　　導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向，跟導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向和磁感線（磁場）的方向有關(guān)．(1)磁感線（磁場）的方向不變

，閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動方向改變時

，感應(yīng)電流的方向也會發(fā)生改變

；(2)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向不變

，磁感線的方向改變，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向也發(fā)生改變

；(3)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向和磁感線的方向都改變時

，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向不變．

　　交流發(fā)電機(jī)原理

　　如圖所示．放在磁場中的矩形線圈

，兩端各連一個銅環(huán)K和L

，它們分別跟電刷A和B接觸

，并跟電流表組成閉合電路．讓線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，由于ab邊和cd邊做切割磁感線的運(yùn)動

，電路中就有了感應(yīng)電流．在線圈轉(zhuǎn)動的前半周

，線圈都從一個方向切割磁感線

，因此電流方向從A經(jīng)電流表到B不改變

；在后半周，線圈從相反方向切割磁感線

，電流方向和前半周相反

，由B經(jīng)電流表流向A．線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動，電流方向?qū)⒅芷谛缘刂貜?fù)上述變化．線圈在磁場里轉(zhuǎn)動一周

，電路中的感應(yīng)電流的方向和大小就發(fā)生一個周期性變化．線圈在磁場中持續(xù)轉(zhuǎn)動，線圈就向外部電路提供方向和大小都作周期性變化的交變電流．-

應(yīng)用舉例

　　動腦

微信截圖_20221029213830.png

　　地磁發(fā)電：將長約50m的銅芯雙絞線做成5匝的長3米

、寬2米的矩形線框

，兩端接在靈敏電流計上。兩個同學(xué)面對面站立將線框拉開

，形成一個長回路

，腳踏著線框的一邊

，兩位同學(xué)將另一邊像甩跳繩那樣以每秒4到5圈的頻率搖線框

，甚至可以找個同學(xué)在線框中跳繩。隨著導(dǎo)線切割地磁場

，回路中就有感生電流產(chǎn)生

，電流計指針指示的電流最大值可達(dá)30mA，這就是利用地磁發(fā)電

。請你說明這種發(fā)電的原理，怎樣才能獲得更大的電流呢?

　　答案：增大磁體體積使搖線框的頻率加快或增加銅芯的匝數(shù)

。

　　簡要提示:

　　可以從提高每秒鐘轉(zhuǎn)動的次數(shù)和增加這兩個方面來考慮,當(dāng)然你通過自己的動手實(shí)驗(yàn),看還有沒有其他的因素,可一定要動手試一試喲.

。

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