1、电磁感应
当导体相对于磁场运动并切割磁力线或通过线圈的磁通量发生变化时,导体或线圈中就会产生感应电动势。 如果导体或线圈是闭环的一部分,则导体或线圈中将产生电流。 这种现象称为电磁感应。 电磁感应产生的电流称为感应电流。
1. 产生感应电流的条件
通过闭合电路的磁通量会发生变化。
2. 产生感应电动势的条件
无论回路是否闭合,只要通过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就会产生感应电动势。
3、电磁感应现象的本质是产生感应电动势。 如果回路闭合,就会产生感应电流。 如果回路不闭合感应电动势产生的条件,则只有感应电动势而没有感应电流。
2. 导体切割磁力线时的感应电动势
1、导体切割磁力线产生的感应电动势或电流的方向可由右手定则确定。
2、导体切割磁力线产生的感应电动势计算公式为E=α。式中
B为均匀磁场的磁感应强度,T;
L为导体在磁场中的有效长度,m;
V——导体切割磁力线的速度,m/s; α为导体切割磁力线的方向与磁力线之间的夹角;
E是感应电动势。
3、当切割磁力线的导体运动方向与磁力线平行时感应电动势产生的条件,α=0°,sinα=0,导体中产生的感应电动势e=0;
当切割磁力线的导体运动方向与磁力线垂直时,α=90°,sinα=1,导体中产生的感应电动势Em=BLV。
3、线圈回路磁通变化时的感应电动势
通常用楞次定律来确定感应电动势的方向,用法拉第电磁感应定律来计算感应电动势的大小。
1.楞次定律
当闭合线圈回路中的磁通量发生变化时,回路中就会产生感应电流,而感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。
1)线圈回路中磁通变化产生的感应电动势或电流的方向可由楞次定律确定。
(1)首先确定原磁通量的方向及其变化趋势:增加还是减少;
(2)根据感应电流的磁场方向与原磁通的变化趋势相反的原理,确定感应电流的磁场方向;
(3)根据感应电流的磁场方向,用右手螺旋定则确定感应电动势或感应电流的方向。
(4)当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反; 当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。原磁场,即感应电流的方向与原磁场的方向相同。
2)楞次定律的另一种表达
感应电流有三种形式:
(1)阻碍原有磁通量的变化;
(2)阻碍物体之间的相对运动;
(3)阻碍原有电流(自感)的变化。
2.法拉第电磁感应定律
线圈环的磁通量变化产生的电动势的大小与通过线圈环的磁通量的变化成正比。 N匝线圈感应电动势的表达式:E=N△Φ/△t,其中
N为线圈匝数;
△Φ/△t为磁通变化率,Wb/s;
E 是感应电动势,V。
4.自我认知
1. 自感应
由于线圈本身电流变化而感应出电动势的电磁现象称为自感,简称自感。
2. 磁力链接
磁链是由导电线圈或电流环链接的磁通量。 磁链等于导电线圈的匝数N与通过该线圈每匝的平均磁通量Φ的乘积,因此也称为磁通匝数。 用Ψ表示,Ψ=NΦ。
3、自感系数
线圈的磁链与电流的比值称为线圈的自感系数,也称为电感。 电感是表示线圈产生自感磁链能力的物理量。 用L表示,L=Ψ/i。
4、自感电动势
自感应产生的感应电动势称为自感电动势。 自感电动势的大小取决于线圈的自感系数和电流变化的速度。 自感电动势的方向始终阻碍电流的变化。 即当电流增大时,自感电动势的方向与电流的方向相反。 当电流减小时,自感电动势的方向与电流方向相反。 感应电动势的方向与电流的方向相同。
5、互感
1、互感
一个线圈中电流的变化在另一个线圈中感应出电动势的电磁现象称为互感。
2、互感系数
互感系数是在互感现象中一个电路中感应出的磁通量除以另一电路中产生磁通量的电流,简称互感。 其大小与线圈的匝数、尺寸、相对位置以及线圈内介质的导磁率有关。
3、互感电动势
由互感产生的电动势称为互感电动势。 互感电动势的方向仍然可以通过效用定律来判断,它不仅取决于磁通量的增加或减少,而且还与线圈的缠绕方向有关。
6、涡流
1、涡流现象
将线圈缠绕在导体上,并使交流电流通过线圈,以产生交变磁场。 由于线圈中间的导体可以等效为圆周方向的闭合电路,闭合电路中的磁通量不断变化,因此会在线圈的圆周方向产生感应电动势和感应电流。导体,电流方向沿导体圆周。 旋转的方向就像一个涡流,因此整个导体内部产生电磁感应和感应电流的现象称为涡流现象。
2、涡流损耗
由于涡流引起的能量损失称为涡流损失。 涡流损耗的大小与磁场变化方式、导体的运动方式、导体的几何形状、导体的导磁率和电导率等因素有关。
3、涡流抑制
当大导体在磁场中运动或处于变化的磁场中时,会产生感应电动势并形成涡流,造成较大的涡流损耗。 为了减少涡流损耗,铁芯上常堆放许多硅钢片等铁磁导体片。 这些片材被分割成梯形,表面涂有一层薄薄的绝缘漆或绝缘氧化物。 当磁场穿过片材的狭窄横截面时,涡流被限制沿着每个片材中的一些狭窄环路流动。 这些回路中的净电动势较小,回路的长度较大,并且由于片材的电阻率较高,这显着降低了涡流损耗。 因此,叠片铁芯广泛应用于交流电机和变压器中。