GCSE 科学/感应
到目前为止,我们已经研究了在磁场中通电产生的影响,并发现载流导线上存在一个力。在本页中,我们将研究一种称为感应的现象。
学习感应的最佳方法是考虑一个简单实验的结果。实际上,如果您的学校有斑点电流计,您真的应该看看这些结果。否则,您只能相信我的话。
看看下面的图。一个线圈(螺线管)连接到斑点电流计的输入端。螺线管可以通过绕一个纸管绕制一块塑料包覆的导线来制成。
斑点电流计(也称为镜式电流计)看起来像一个奇特的设备,而且它确实很奇特、精致且昂贵,但它执行一项非常简单的任务。它实际上只是一个非常灵敏的电流计。它测量电流就像任何其他电流计一样,但比您通常看到的普通电流计要灵敏得多。它可以检测到微小的电流。
唯一需要的另一个东西是一个普通的条形磁铁。
因此,一旦设备按照上面的图示设置好,我们就可以观察一下发生了什么。
做了什么 | 观察到发生了什么 |
磁铁进入线圈。 | 斑点偏向左侧,表明有少量电流流动。 |
磁铁留在线圈内部。 | 斑点回到中间,表明没有电流流动。 |
磁铁从线圈中拉出来。 | 斑点偏向右侧,表明再次有电流流动,但这次方向相反。 |
实验重复,但这次磁铁以非常缓慢的速度插入线圈。 | 仍然有偏转,但这次比以前小得多,表明流过的电流更小。 |
磁铁翻转。 | 结果与上面相同,只是偏转方向相反。 |
磁铁保持静止,但线圈移动。 | 结果与上面相同。 |
- 如果线圈和磁铁之间存在相对运动,线圈中就会感应出电流。
- 运动越快,电流就越大。
- 反转磁铁或运动方向会反转感应电流的方向。
Q1) 反转磁铁和运动方向会对任何感应电流产生什么影响 ?
现在我们知道发生了什么,我们必须提出一个解释。看看下面的图。
在这个图中,绿线代表一根进入屏幕或页面的导线。它与两个条形磁铁之间的磁场垂直。它向下移动,从而“切割”磁力线。这会在导线长度上感应出电动势(电压)。正是这种电动势在形成完整电路时导致电流流动。所以现在我们知道为什么会出现电流。它是由于感应电压引起的,但为什么会出现电压呢?
看看下面的图。
这是从末端看到的导线的特写。蓝色圆圈代表磁力线从屏幕或页面中伸出的位置。它们直接从屏幕中伸出。
导线由金属制成,因此有许多自由电子。当导线向下移动时,每个单独的电子也向下移动。它们实际上形成了许多向下流动的微小电流。从电动机效应我们知道,如果电流在磁场中流动,就会有力的作用。在这种情况下,力将电子推向右侧。是所有电子都向导线的右侧移动导致电压差。
因此您明白了,感应实际上就是电动机效应。
Q2) 一位学生使用了一个更强的磁铁。您认为这将对任何感应电流产生什么影响?
Q3) 想象一下不止一根导线环穿过磁场。每根导线环上都有自己的感应电动势。如果导线连接起来,它们就像串联的小电池。填空 " 当螺线管绕组数量增加时,感应电压的值会______________。
Q4) 一位工程师想利用感应来产生电。他让几个学生将一个巨大的磁铁进出巨大的线圈(他用鞭子让它们快速移动)。这种设置产生的电与电池产生的电有什么不同?
摘要 |