案例展示

感应电动势与磁通量的关系

发布日期:2020-07-22 03:00

  要使闭合电路中有电流,这个电路中必须有电源,因为电流是由电源的电动势引起的。在电磁感应现象里,既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就是电源。

  (1)不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,产生感应电动势是电磁感应现象的本质。

  (2)磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了,电路中就会产生感应电动势,再若电路又是闭合的,电路中将会有感应电流。

  (3)产生感应电流只不过是一个现象,它表示电路中在输送着电能;而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质,它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。

  (4)在磁通量变化△相同时,所用的时间△t越大,即磁通量变化越慢,感应电动势E越小;反之, △t越小,即磁通量变化越快,感应电动势E越大。

  (5)在变化时间△t相同时,变化量△越大,表明磁通量变化越快,感应电动势E越大;反之,变化量△越小,表明磁通量变化越慢,感应电动势E越小。

  设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通(Magnetic Flux)。标量,符号“”。

  在一般情况下,磁通量是通过磁场在曲面面积上的积分定义的。其中,为磁通量,B为磁感应强度,S为曲面,BdS为点积,dS为无穷小矢量(见曲面积分)。磁通量通常通过通量计进行测量。通量计包括测量线圈以及估计测量线圈上电压变化的电路,从而计算磁通量。

  通过某一平面的磁通量的大小,可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中,磁感应强度越大的地方,磁感线越密。因此,B越大,S越大,磁通量就越大,意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量,这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量)。

  磁场的高斯定理指出,通过任意闭合曲面的磁通量为零,即它表明磁场是无源的,不存在发出或会聚磁力线的源头或尾闾,亦即不存在孤立的磁单极。以上公式中的B既可以是电流产生的磁场,也可以是变化电场产生的磁场,或两者之和。

  磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量,它等于该处磁场磁感应强度的大小B。磁通密度精确地描述了磁力线的疏密。

  通量概念是描述矢量场性质的必要手段,通量密度则描述矢量场的强弱。磁通量和磁通密度,电通量和电通密度都是如此。

  交流铁芯线圈如图所示,线圈两端加一交流电压,则线圈中的电流将产生磁通,方向符合右手螺旋法则。

  由此式可看出电压的相位比磁通超前90,并得感应电压的有效值与主磁通的最大值的关系为

  由此可知当电源频率和线圈匝数一定时,交流铁芯线圈磁通的最大值与线圈外加电压的有效值成正比,与铁芯的材料和尺寸无关。