電磁感應(yīng)的原理一資料全

1、. .PAGE13 / NUMPAGES13電磁感應(yīng)原理：一、什么是電磁感應(yīng)？電生磁、磁生電，這就是電磁感應(yīng)。1、 電生磁：圖1.1所示就是一個(gè)電生磁的實(shí)例圖1.1 圖1.2 在一只鐵釘上面用導(dǎo)線繞了一個(gè)線圈，當(dāng)把線圈的兩端分別連接在一個(gè)電池的正極和負(fù)極時(shí)，電流就會(huì)經(jīng)由線圈流過(guò)，這時(shí)鐵釘就具有了吸引鐵屑的能力，鐵釘就有了磁性，圖1.1所示。此時(shí)把連接于電池的導(dǎo)線取消，流過(guò)線圈的電流被切斷，鐵屑有都離開(kāi)鐵釘，掉落下來(lái)，鐵釘又失去了磁性，圖1.2所示。因?yàn)榫€圈有電流流過(guò)而產(chǎn)生了磁性，因?yàn)榫€圈的電流被切斷停止了電流的流過(guò)，又失去了磁性，這就是電生磁的現(xiàn)象。 圖1.3 圖1.4既然導(dǎo)體流過(guò)電流就能產(chǎn)生

2、磁，那么電流流動(dòng)的方向和磁極（N極 S極）的方向有什么關(guān)系呢？。在電工原理的概念中，有一個(gè)著名的定則“右手螺旋定則”（也稱“安培定則”），就是依據(jù)右手握拳，拇指伸直這種手的形態(tài)；來(lái)判斷磁場(chǎng)的方向。也就是根據(jù)導(dǎo)體或者線圈部電流的方向來(lái)判斷磁場(chǎng)的方向：圖1.3所示；這是一個(gè)閉合的回路，圖中電流由電池的正極經(jīng)過(guò)線圈流向負(fù)極，線圈上箭頭方向是電流的方向，線圈部產(chǎn)生磁力線的方向是左邊是S極、右邊是N極，這正好和圖1.4所示的右手握拳，拇指伸直這種手的形態(tài)相吻合，即；右手四指所指是電流的方向，伸直拇指所指是磁場(chǎng)N極的方向（也就是磁力線的指向）。同樣通電的直導(dǎo)線的周圍也會(huì)產(chǎn)生以導(dǎo)線為圓心的同心圓磁場(chǎng)，圖1.

3、5所示。這個(gè)直導(dǎo)線流過(guò)電流的磁場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向也可以采用右手握拳，拇指伸直這種手的形態(tài)來(lái)判斷：如圖1.6所示；右手握通電的直導(dǎo)線，拇指是電流的方向，握拳的四指就是圍繞直導(dǎo)線磁場(chǎng)的方向。圖1.5圖1.6結(jié)論：導(dǎo)體通過(guò)電流就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)的方向和電流的方向有關(guān)。2、 磁生電圖1.7是自行車發(fā)電機(jī)的構(gòu)造原理圖；圖1.7 圖1.8在圖1.7中，中間有標(biāo)有N S極的是一個(gè)圓形永久磁鐵，其磁力線的分布是從N（北極）極指向S（南極）極，圖中有箭頭的虛線是磁場(chǎng)磁力線的分布圖。在圓形永久磁鐵的兩邊分別有兩個(gè)串聯(lián)在一起的線圈，由于線圈靠近永久磁鐵，線圈也置身于磁場(chǎng)中；磁力線從線圈中穿過(guò)。線圈的兩端連接一只燈泡

4、，形成一個(gè)閉合的回路。圓形永久磁鐵是可以旋轉(zhuǎn)的，可以在自行車車輪的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；圖1.9所示。當(dāng)永久磁鐵不旋轉(zhuǎn)時(shí)；雖然線圈也作用于磁場(chǎng)之中，磁力線穿過(guò)了線圈，但是燈泡是不發(fā)光的，就好象自行車車輪不轉(zhuǎn)動(dòng)；車燈是不會(huì)亮的。當(dāng)自行車在騎行時(shí)；車輪帶動(dòng)永久磁鐵旋轉(zhuǎn)；永久磁鐵磁場(chǎng)的磁力線也隨之旋轉(zhuǎn)，此時(shí)永久磁鐵傍邊的線圈等于在不停的切割磁力線，此時(shí)燈泡也開(kāi)始點(diǎn)亮發(fā)光，圖19所示；自行車騎的越快，永久磁鐵也旋轉(zhuǎn)的越快；燈泡也就越亮。這個(gè)自行車發(fā)電機(jī)的工作原理說(shuō)明了如下問(wèn)題；（1） 導(dǎo)體切割磁力線導(dǎo)體部就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，如果導(dǎo)體是閉合回路；這個(gè)電勢(shì)就會(huì)形成電流。（2） 導(dǎo)體切割磁力線的速度越快（永久磁鐵在車輪的帶

5、動(dòng)下旋轉(zhuǎn)越快）；電勢(shì)就越高，如果是閉合回路部的電流也就越大（燈泡越亮）。注：這個(gè)因?yàn)榍懈畲帕€而產(chǎn)生的電勢(shì)就叫：“感生電勢(shì)”（感生電勢(shì)就是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電勢(shì)）。結(jié)論：導(dǎo)體切割磁力線就會(huì)產(chǎn)生感生電勢(shì)，這就是磁生電的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。磁力線和線圈相對(duì)的變化速度越快感生電勢(shì)就越高，這就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律。法拉第電磁感應(yīng)定律：感生電勢(shì)與導(dǎo)體周圍磁通的變化率成正比。圖1.9通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，引入兩個(gè)名詞：外加電勢(shì)，感生電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）。外加電勢(shì)：使導(dǎo)體或者線圈產(chǎn)生電流的外接電源就稱為外加電勢(shì)，例如圖1.1中的電池產(chǎn)生的電壓。感生電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）：導(dǎo)體或者線圈和磁力線（磁場(chǎng)）相對(duì)（切割磁力線運(yùn)動(dòng)

6、）運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電勢(shì)（因“磁”）而產(chǎn)生的電勢(shì)，稱為感生電勢(shì)或感應(yīng)電勢(shì)。3、左手定則：判定通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中偏移的方向。前面已經(jīng)講到；導(dǎo)體在通電時(shí)，周邊就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。那么把這個(gè)通以電流具有磁場(chǎng)的導(dǎo)體，放置于另外一個(gè)恒定的磁場(chǎng)之中，由于兩個(gè)磁場(chǎng)之間的吸引和排斥作用，就會(huì)帶動(dòng)這個(gè)導(dǎo)體的位置發(fā)生偏移（移動(dòng)）。前面談到由于磁場(chǎng)的方向和電流的方向有關(guān)，所以導(dǎo)體流過(guò)電流的方向，也決定了這個(gè)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中偏移的方向，這個(gè)方向可以用伸直的左手的拇指和四指的方向來(lái)判斷。圖1.10方法如圖1.10所示：當(dāng)通電導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中時(shí)，把左手伸直，拇指和四指垂直，磁力線從掌心穿過(guò)（掌心向著磁場(chǎng)N極）四指所指是電流的方向，拇指就是通電

7、導(dǎo)體作切割磁力線移動(dòng)的方向，圖1.10所示中虛線箭頭方向就是導(dǎo)體移動(dòng)的方向。4、右手定則：判定導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感生電勢(shì)的方向。圖1.11在磁場(chǎng)中導(dǎo)體作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體部就會(huì)產(chǎn)生感生電勢(shì)，如果導(dǎo)通的外部連接成為一個(gè)閉合回路，那么切割磁力線的導(dǎo)體部就會(huì)形成電流，這個(gè)電流的方向與導(dǎo)體切割磁力線的方向有關(guān)。圖1.11所示；在圖1.11中磁力線從右手掌心穿過(guò)（手心面對(duì)N極），拇指的方向是導(dǎo)通切割磁力線移動(dòng)的方向，四指的指向就是電流的方向（圖中電流表指示為正）。同樣；如果導(dǎo)體向拇指相反的方向移動(dòng)，那么；導(dǎo)體部的電流方向則和四指所指向相反，圖4.12所示（圖中電流表的指示為負(fù)指針

8、反相偏轉(zhuǎn)）。圖1.12左手定則；是判斷通電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線偏轉(zhuǎn)的方向，右手定則是判斷導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體部產(chǎn)生的感生電流（電勢(shì)）的方向。我們根據(jù)圖1.10和圖1.12思考一個(gè)問(wèn)題：如圖1.10所示；當(dāng)外加電源通過(guò)導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體向右邊發(fā)生偏轉(zhuǎn)并作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)；電流和四指同方向，這個(gè)偏轉(zhuǎn)是因?yàn)橥饧与妱?shì)（電池）的電流引起的。在這個(gè)偏轉(zhuǎn)作切割磁力線移動(dòng)的同時(shí)，顯然導(dǎo)體（切割磁力線的運(yùn)動(dòng)）部也會(huì)出現(xiàn)因切割磁力線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感生電勢(shì)，圖1.12所示，顯然這時(shí)感生電勢(shì)的方向是和四指的方向相反的。通過(guò)圖1.10和圖1.12的顯示結(jié)果得出一個(gè)結(jié)論：在同一個(gè)導(dǎo)體中，外加電勢(shì)和感生電勢(shì)是

9、相對(duì)抗的。外加電勢(shì)加強(qiáng)引起導(dǎo)體偏移的速度和距離增大，該導(dǎo)體產(chǎn)生對(duì)抗的感生電勢(shì)也增大，對(duì)抗外加電勢(shì)引起電流增大的能力越強(qiáng)。在電感線圈中：外加電勢(shì)和感生電勢(shì)的關(guān)系；當(dāng)線圈不連接外加電勢(shì)時(shí)；線圈的部沒(méi)有磁場(chǎng)，也沒(méi)有感生電勢(shì)，圖1.13所示。當(dāng)外加電勢(shì)的正極和負(fù)極連接于線圈上時(shí)：外加電勢(shì)就會(huì)在線圈部形成電流，由于電流的產(chǎn)生，線圈就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的產(chǎn)生（磁力線由外部一根一根的飛進(jìn)線圈部）；等效于線圈在切割這一根一根飛入的磁力線，線圈部就會(huì)因?yàn)榍懈畲帕€而產(chǎn)生感生電勢(shì)，這個(gè)感生電勢(shì)和外加電勢(shì)也是對(duì)抗的（根據(jù)前節(jié)左右手定則的結(jié)論），圖1.14所示。此時(shí)外加電勢(shì)引起電流的上升；受到部產(chǎn)生的感生電勢(shì)的對(duì)抗；減

10、低了上升的速度（上升一點(diǎn)，對(duì)抗一點(diǎn)）呈鋸齒波形逐步上升，圖1.15所示，圖中上部是接通外加電勢(shì)的波形，下部是線圈部電流波形。這也就是CRT電視機(jī)的行偏轉(zhuǎn)線圈接在行輸出管的集電極，行輸出管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，加在行偏轉(zhuǎn)線圈兩端的是方形波電壓，而行偏轉(zhuǎn)線圈部產(chǎn)生的是鋸齒波的原因。圖1.13圖1.14圖1.15當(dāng)外加電勢(shì)繼續(xù)接在線圈上，線圈上的電流會(huì)繼續(xù)逐步的上升，線圈部的磁力線密度（磁通）即會(huì)達(dá)到最大值，進(jìn)入磁飽和狀態(tài)，由于磁力線進(jìn)入飽和狀態(tài)，即磁力線不再增加，圖1.16所示，磁力線的不再增加也就沒(méi)有了感生電勢(shì)產(chǎn)生（此時(shí)的感生電勢(shì)也就不再產(chǎn)生，對(duì)抗外加電勢(shì)的力量也就失去，外加電勢(shì)就會(huì)再?zèng)]有任何對(duì)抗的情

11、況下，引起的電流會(huì)急劇上升，出現(xiàn)危險(xiǎn)的短路現(xiàn)象，這就是CRT電視機(jī)行頻低要燒行管的原因）。在電流接近最大值狀態(tài)時(shí)；流過(guò)線圈的電流維持著磁力線此存在（有電流就有磁場(chǎng)）。這是如果立即切斷外加電勢(shì)，圖1.17所示。圖1.16圖1.17外加電勢(shì)被切斷，線圈的電流也被迫切斷，此時(shí)賴以維持磁通密度的電流也失去了（沒(méi)有電流就沒(méi)有磁場(chǎng)），就好像一瞬間所有的磁力線都迅速的逃跑了，大量的磁力線在極短的時(shí)間飛出了線圈，線圈等于在極短時(shí)間切割了大量的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在線圈部，就會(huì)產(chǎn)生極高的感生電勢(shì)，此感生電勢(shì)可以高出外加電勢(shì)幾倍幾十倍，并且由于是磁力線的飛出（和原來(lái)磁力線飛入相反）感生電勢(shì)方向是上負(fù)下正（和原來(lái)線圈電流增加時(shí)產(chǎn)生的感生電勢(shì)極性相反），圖1.18所示。這就是為什么在CRT電視機(jī)的行輸出電路中，行供電只有100多伏特，而行管的耐壓要選用1500伏特的原因（行管在截止的瞬間，行輸出部的磁通迅速消失，引起行輸出的線圈短時(shí)間切割大量磁力線產(chǎn)生極高的反向感生電勢(shì)，加在行管的集電極）。圖1.18結(jié)論：在電感線圈中；外加電勢(shì)和感生電勢(shì)始終是對(duì)抗的，外加電勢(shì)上升引起電流的上升，感生電勢(shì)對(duì)抗它的上升；外加電勢(shì)下降引起電流的下降，感生電勢(shì)對(duì)抗它的下降（此時(shí)感生電勢(shì)和外加電勢(shì)同方向）