導體以垂直於磁感線的方向在磁場中運動,在同時垂直於磁場和運動方向的兩端產生的電動勢,稱為動生電動勢。
基本介紹
- 中文名:動生電動勢
- 外文名:Dynamic electromotive force
- 領域:電磁學
- 定義:垂直於磁場和運動方向的電動勢
- 屬性:感應電動勢
- 相關名詞:感生電動勢
簡介,歷史,性質,論證,感應電動勢分類,動生電動勢的計算方法,
簡介
假設,電荷Q移動經過一個電動勢源後,獲得了能量W,則此元件的電動勢定義為。通常,這能量是分離正負電荷所做的功,由於這正負電荷被分離至元件的兩端,會出現對應電場與電壓差。
在電磁學里,電動勢又分為兩種:“感生電動勢”與“動生電動勢”。根據法拉第感應定律,處於含時磁場的閉電路,由於磁場隨著時間而改變,會有感生電動勢出現於閉電路。感生電動勢等於電場沿著閉電路的路徑積分。處於閉電路的帶電粒子會感受到電場,因而產生電流。
移動於磁場的細直導線,其內部會出現動生電動勢。處於這導線的電荷,根據洛倫茲力定律,會感受到洛倫茲力,從而造成正負電荷分離至直棍的兩端。這動作會形成一個電場與伴隨的電場力,抗拒洛倫茲力,直到兩種作用力達成平衡。
設迴路正方向為順時針,
通過迴路磁通量為:
動生電動勢為:
負號表明動生電動勢方向是反時針。
歷史
從1825年到1826年之間,格奧爾格·歐姆做了很多有關於電路的實驗。1827年,在他發表的書《直流電路的數學研究》(Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet)裡面,論述了很多這些實驗和從這些實驗中得到的結果,包括著名的“歐姆定律”。歐姆注意到電路所需要的電源是由電池供給的,電池與電路內的各種物理現象應該有密切關係。他推論電池具有某種“驅動力”,能夠驅使電流流動於電路。他將幾個伏打電池串聯在一起,發覺電流與伏打電池的數量成正比。因此,他提出驅動力與電流成正比。這驅動力就是我們所知的電動勢,在一個簡單的電阻電路里,電動勢等於電流乘以電阻。
後來,於1831年,麥可·法拉第做了一系列有關電磁感應的實驗,從這些實驗,他發現以下幾點:
- 當改變載流導線的電流時,附近的閉電路會被感應出電流。
- 當移動磁鐵時,附近的閉電路會被感應出電流。
- 當移動閉電路於載流導線或磁鐵附近時,這閉電路會被感應出電流。
於1832年,法拉第又發現,產生於不同導線的感應電流與導線的電導率成正比。由於電導率與電阻成反比,這顯示出感應作用涉及了電動勢,感應電流是由電動勢驅使導線的電荷移動而形成的;而且,不論導線是開電路,或是閉電路,都會感應出電動勢。
性質
動生電動勢的非靜電力;
動生電動勢的非靜電力是洛侖茲力!
導體內電子受洛侖茲力為:
洛侖茲力克服靜電場力,將電子從高電位移向低電位作功,使導體ab兩端形成電勢差,產生電動勢。
論證
感應電動勢分類
第一類:動生電動勢:
磁場恆定,導體或迴路運動→動。
第二類:感生電動勢:
磁場隨時間變化,導體或迴路靜止→感。
動生電動勢的計算方法
根據電動勢的定義,得導線L的動生電動勢為:
θ是v和B的夾角,φ是dl和v×B的夾角。
動生電動勢方向的確定:
動生電動勢方向: 朝向非靜電場方向,由右手定則確定。
求解動生電動勢的方法:
1、確定載流導線的磁場大小和方向;
2、求導線中的動生電動勢;
3、由確定動生電動勢方向。