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GCSE 科学/感应

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GCSE 科学/电学

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。

演示感应的实验装置

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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。

实验结果

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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。
  1. 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。
  2. 运动越快,电流就越大。
  3. 反转磁铁或运动方向会反转感应电流的方向。

Q1) 反转磁铁运动方向会对任何感应电流产生什么影响 ?

发生的理论解释(高级)

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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

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