感應電動勢是在電磁感應現象里面既然閉合電路里有感應電流,那么這個電路中也必定有電動勢,在電磁感應現象中產生的電動勢叫做感應電動勢。在閉合電路中,因電磁感應現象而產生的電動勢(電位差)稱為感應電動勢。感應電動勢的計量單位為伏,用符號V表示。
感應電動勢的表達式為:E=0.44fΦN
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? ? ? ? 式中E-感應電動勢(V);
f-電流頻率( Hz);
Φ-磁場的磁通量(Wb);
N-線圈的匝數。
感應電動勢公式
將一根直導線AB至于磁場中,并將該導線與測量電流的電流表相連(如右圖),當導線AB從左向右與磁場作相對運動時,導線切割了磁力線,在AB導線中產生感應電動勢,由于這是閉合電路,此電動勢在回路中產生感應電流。所以電流表讀數出現偏轉。同時:如果導線AB從右向左運動,回路中也有感應電流,但電流表指針偏轉方向會與前一種情況相反。但當導線AB平行于磁力線方向作上、下運動時,電流表的指針不會偏轉。
此實驗表明:只要導體切割磁力線,就有感應電動勢產生。
實驗還證明,在均勻磁場中,導線做作其他歌磁力線運動而產生的感應電動勢的大小與磁感應強度B、導線長度L、導體運動的速度V、導體運動方向與磁場方向之間的夾角θ(念西塔)的正弦有關。其數據額表達式為:
上述公式中各符號代表的意思分別是:
B:表示均勻磁場的磁感應強度,單位(T、特)
L:導體長度,單位(m、米)
θ:磁場方向與導體運動方向之間的夾角,單位(°、度)
E:導體兩端的感應電動勢,單位(V、伏)
由上面的公式可知:當θ=90°是,此時E=BLV為最大值,而當θ=0°時,即導體沿著磁力線方向運動時,導體中感應電動勢為零。
感應電動勢的計算
1、一元件轉過一極距所感應出的平均電動勢:
當元件軸線從某一主極軸線位置轉到相鄰主極軸線位置時,電樞轉過的電角度為 ,與元件交鏈的磁通由變為-,若電機的電角速度為 ,這一過程所經歷的時間為:,電角度 =p×機械角度;機械角速度 ,弧度/秒;電角速度 , 弧度/秒;電機轉速 , 轉/分 。據,一個匝數為的元件中感應電動勢的平均值為:
2、一支路的總平均電動勢:
一支路串聯元件數為則:
其中 為電動勢常數。可見,感應電動勢與每極磁通和電樞轉速的乘積成正比。特別,若不計飽和影響,
此時有: 感應電動勢與勵磁電流和電樞機械角速度的乘積成正比。可得到與的關系:。從電磁觀點看,電動機通過電磁感應,從電源吸取電功率 ,轉換成對機械負載所做的機械功率。無論電動機,還是發電機,將這部分功率或稱為電磁功率。
感應電動勢的大小計算公式
1、E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2、E=BLV垂(切割磁感線運動){L:有效長度(m)}
3、Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢){Em:感應電動勢峰值}
4、E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
感應電動勢方向(或感應電流方向)與磁場方向、導體運動方向都有關系,他們之間的相互關系可用右手定則確定。
上面講到用右手定則來確定感應電動勢方向與磁場、導體方向之間的關系,而之前我們也學過一個右手定則,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,讓磁力線垂直穿過掌心,使大拇指指向導體切割磁力線的運動方向,其余四指指向就表示感應電動勢方向。如果電路時閉合的,它也是感應電流的方向(應注意的是,伸開右手后,大拇指應與其他四指在同一平面內,并相互垂直)。
發電機就是根據這一原理工作的,所以以前這個右手定則又稱為“發電機定則”。
電樞繞組的感應電勢是指電機正、負電刷間的電勢。因此,無論是何種繞組,正、負電刷間的電勢就是支路電勢,而支路電勢等于支路中各串聯元件電勢之和。電樞繞組的感應電勢可用很多方法來求,在此,先求每個元件電勢的平均值,再乘上支路元件數,即得支路電勢。
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