感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里面既然閉合電路里有感應(yīng)電流,那么這個(gè)電路中也必定有電動(dòng)勢(shì),在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在閉合電路中,因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(電位差)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)量單位為伏,用符號(hào)V表示。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為:E=0.44fΦN
? ? ? ?
? ? ? ? 式中E-感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V);
f-電流頻率( Hz);
Φ-磁場(chǎng)的磁通量(Wb);
N-線圈的匝數(shù)。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式
將一根直導(dǎo)線AB至于磁場(chǎng)中,并將該導(dǎo)線與測(cè)量電流的電流表相連(如右圖),當(dāng)導(dǎo)線AB從左向右與磁場(chǎng)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)線切割了磁力線,在AB導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由于這是閉合電路,此電動(dòng)勢(shì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以電流表讀數(shù)出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。同時(shí):如果導(dǎo)線AB從右向左運(yùn)動(dòng),回路中也有感應(yīng)電流,但電流表指針偏轉(zhuǎn)方向會(huì)與前一種情況相反。但當(dāng)導(dǎo)線AB平行于磁力線方向作上、下運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表的指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)。
此實(shí)驗(yàn)表明:只要導(dǎo)體切割磁力線,就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。
實(shí)驗(yàn)還證明,在均勻磁場(chǎng)中,導(dǎo)線做作其他歌磁力線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線長(zhǎng)度L、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度V、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向之間的夾角θ(念西塔)的正弦有關(guān)。其數(shù)據(jù)額表達(dá)式為:
上述公式中各符號(hào)代表的意思分別是:
B:表示均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,單位(T、特)
L:導(dǎo)體長(zhǎng)度,單位(m、米)
θ:磁場(chǎng)方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角,單位(°、度)
E:導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),單位(V、伏)
由上面的公式可知:當(dāng)θ=90°是,此時(shí)E=BLV為最大值,而當(dāng)θ=0°時(shí),即導(dǎo)體沿著磁力線方向運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算
1、一元件轉(zhuǎn)過(guò)一極距所感應(yīng)出的平均電動(dòng)勢(shì):
當(dāng)元件軸線從某一主極軸線位置轉(zhuǎn)到相鄰主極軸線位置時(shí),電樞轉(zhuǎn)過(guò)的電角度為 ,與元件交鏈的磁通由
變?yōu)椋?img alt="" border="0" height="14" src="/uploads/allimg/170824/163Z51339-3.gif" width="15" />,若電機(jī)的電角速度為
,這一過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間為:
,電角度 =p×機(jī)械角度;機(jī)械角速度
,弧度/秒;電角速度
, 弧度/秒;電機(jī)轉(zhuǎn)速
, 轉(zhuǎn)/分 。據(jù)
,一個(gè)匝數(shù)為
的元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為:
2、一支路的總平均電動(dòng)勢(shì):
一支路串聯(lián)元件數(shù)為則:
其中 為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)??梢姡袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)與每極磁通和電樞轉(zhuǎn)速的乘積成正比。特別,若不計(jì)飽和影響,
此時(shí)有: 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與勵(lì)磁電流
和電樞機(jī)械角速度
的乘積成正比??傻玫?img alt="" border="0" height="10" src="/uploads/allimg/170824/163Z55T5-20.gif" width="8" />與
的關(guān)系:
。從電磁觀點(diǎn)看,電動(dòng)機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng),從電源吸取電功率
,轉(zhuǎn)換成對(duì)機(jī)械負(fù)載所做的機(jī)械功率
。無(wú)論電動(dòng)機(jī),還是發(fā)電機(jī),將這部分功率
或
稱為電磁功率。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式
1、E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律,E:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V),n:感應(yīng)線圈匝數(shù),ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2、E=BLV垂(切割磁感線運(yùn)動(dòng)){L:有效長(zhǎng)度(m)}
3、Em=nBSω(交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)){Em:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}
4、E=BL2ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向(或感應(yīng)電流方向)與磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向都有關(guān)系,他們之間的相互關(guān)系可用右手定則確定。
上面講到用右手定則來(lái)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與磁場(chǎng)、導(dǎo)體方向之間的關(guān)系,而之前我們也學(xué)過(guò)一個(gè)右手定則,叫做安倍右手定則(也叫右手螺旋定則),他們之間在理解上是有一點(diǎn)差別。
此右手定則操作方法如右圖所示:伸開右手,讓磁力線垂直穿過(guò)掌心,使大拇指指向?qū)w切割磁力線的運(yùn)動(dòng)方向,其余四指指向就表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。如果電路時(shí)閉合的,它也是感應(yīng)電流的方向(應(yīng)注意的是,伸開右手后,大拇指應(yīng)與其他四指在同一平面內(nèi),并相互垂直)。
發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這一原理工作的,所以以前這個(gè)右手定則又稱為“發(fā)電機(jī)定則”。
電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)是指電機(jī)正、負(fù)電刷間的電勢(shì)。因此,無(wú)論是何種繞組,正、負(fù)電刷間的電勢(shì)就是支路電勢(shì),而支路電勢(shì)等于支路中各串聯(lián)元件電勢(shì)之和。電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)可用很多方法來(lái)求,在此,先求每個(gè)元件電勢(shì)的平均值,再乘上支路元件數(shù),即得支路電勢(shì)。
評(píng)論