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科普 | 电磁感应的真正意义与科技应用

2019-08-16 10:24 来源:互联网 编辑:Emma

我们的话题不是别的,就是标题这个电磁感应,随着小编的步伐,一步步涨知识。电磁感应大家可能都知道,但是你们真的能把电磁感应弄的清楚吗?那就一起研究下呗~

电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。

电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。

若闭合电路为一个n匝的线圈,则瞬时电动势又可表示为:ε =n*ΔΦ/Δt(Δt→0)。式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s(秒)。ε 为产生的感应电动势,单位为V(伏特,简称伏)。电磁感应俗称磁生电,多应用于发电机。

电磁感应部分涉及三个方面的知识:

一是电磁感应现象的规律电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。

楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。

二是电路及力学知识。主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。

三是右手定则。右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。

电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。

科技应用:

动圈式话筒

在剧场里,为了使观众能听清演员的声音,常常需要把声音放大,放大声音的装置主要包括话筒,扩音器和扬声器三部分。话筒是把声音转变为电信号的装置。它是利用电磁感应现象制成的,当声波使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动,音圈在永久磁铁的磁场里振动,其中就产生感应电流(电信号),感应电流的大小和方向都变化,变化的振幅和频率由声波决定,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音。

磁带录音机

录音时,声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流——音频电流,音频电流经放大电路放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场。磁带紧贴着磁头缝隙移动,磁带上的磁粉层被磁化,在磁带上就记录下声音的磁信号。

放音是录音的逆过程,放音时,磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过,磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流,感应电流的变化跟记录下的磁信号相同,所以线圈中产生的是音频电流,这个电流经放大电路放大后,送到扬声器,扬声器把音频电流还原成声音。

在录音机里,录、放两种功能是合用一个磁头完成的,录音时磁头与话筒相连;放音时磁头与扬声器相连。

汽车车速表

汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表。它是利用电磁感应原理,使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比。车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘,弹簧游丝、指针轴、指针组成。其中永久磁铁与驱动轴相连。在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。

变压器

法拉第定律所预测的电动势,同时也是变压器的运作原理。当线圈中的电流转变时,转变中的电流生成一转变中的磁场。在磁场作用范围中的第二条电线,会感受到磁场的转变,于是自身的耦合磁通量也会转变(dΦB/dt)。因此,第二个线圈内会有电动势,这电动势被称为感应电动势或变压器电动势。如果线圈的两端是连接着一个电负载的话,电流就会流动。

总结:学习电磁感应清楚电磁感应是怎么工作的,以及电磁感应的科技应用。

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