电磁感应,为什么法拉第电磁感应定律需要闭合回路
电磁感应,为什么法拉第电磁感应定律需要闭合回路?
不闭合也有感应电动势,如给电容器充电、测血液在血管中的流速等。 只是求电流必须要闭合电路
如何用量子力学解释电磁感应?
看的这个问题,我深有感慨,不如先来问几个问题:如何用统计物理解释光子-电子散射,如何用流体力学解释波色爱因斯坦凝聚?问主的问题和我的问题相比,有过之而无不及。量子力学是研究微观粒子的力学规律,电磁感应属于电磁理论,两码事。而且,电磁感应是宏观现象,量子力学属于微观理论,两者之间存在很大的鸿沟。
对于电磁感应,早在19世纪就被法拉第发现了。而对此做出解释的其实相对论。电磁感应说白了是一种相对论效应。爱因斯坦在1905年发表了《论运动物体的电动力学》一文,这篇文章前面在讨论狭义相对论的建立思路,而后面是用相对论来讨论电动力学。根据狭义相对论,不同参考系看同一电场会有所不同。对于静止在S系里的电荷,它激发的就是静电场;但是对于运动的K系而言,电荷除了激发电场还会激发磁场。这件事情Maxwell方程已经指出了,但是Maxwell理论不能解释这一现象。爱因斯坦指出,这是由于电磁场遵循相对论协变,是相对论协变导致这一现象的。
那么相对论又如何解释电磁感应?这个就稍微麻烦一些。众所周知,电磁理论还有一种形式,那就是不用电场强度和磁场强度去表述,而是用电势和磁势去表述。按照磁场无源的假设(如果发现磁单极这就要被推翻了)可以定义一个磁矢势:
我们知道静电场存在一个标量势:
按照相对论的协变性,可以证明标量势与矢量势存在类似时间空间的协变性。而这种协变性对应的就是电磁感应定律和安培环路定理。
当然,这种分析其实是已经知道Maxwell理论然后追根溯源倒推出来的。但是,相对论告诉我们,电磁统一性的实质就是相对论协变性——而这种协变性,其实是力学理论才具有的。
最后回到问题上来。量子力学为什么不能解释电磁感应呢?首先,我已说过了,电磁感应是宏观现象,不涉及量子化问题。其次,即使涉及量子化那也是量子电动力学,而量子电动力学是要先接受Maxwell理论以及相对论,然后借助量子化给出电磁场的相互作用图像。按照这个思路,电磁理论是量子电动力学的经典极限(普朗克常数趋于0)。另外,量子电动力学研究的是高能带电粒子的散射,而不是研究电磁耦合问题。说到底,两者研究对象不一样,因此不能解释。
当然,我开头说的那几个问题是调侃这个问题的,不要当真了。
物理电磁感应解题技巧?
掌握正确的公式+画出电路图是解题的关键因素。物理电磁感应的解题既有理论计算,也有实际电路仿真,因此需要注意以下三点:1、要根据现象描述和题目的要求,选择合适的公式进行计算。2、要画出电路图,根据电路图计算电路中的各种参数。3、在解题时需要注意单位的转换,避免出现计算错误的情况。需要长期的实践与积累,因此需要多做练习题,提高自己的解题技能。同时,还需要了解相关的实验和电路设计,才能更好地应用物理电磁感应原理。
电磁感应是什么能量转为电能?
产生的感应电流,和切割时所受的反向安培力,两者是同时产生的,产生电流的同时就会产生安培力,它们是因果关系,不是先后关系。
电磁感应现象中的能量变化有以下两种:
1.动生电动势:闭合电路一部分导体的运动(切割磁感线)而产生的电能,是切割同时克服安培力做功的那部分,形成电能。
2.感生电动势:静止线圈在变化的磁场中产生的电能,是由源磁场的磁场能转化而来的。
电磁感应发电机的原理是什么?
发电机利用外力推动发电机转动,带动导体切割一个固定磁场。固定磁场叫定子,旋转导体叫转子。产生电压的同时,导体受到阻力(反作用力),即推力的功转化成电能输出。如果输入电能,转子会受推力转动,这个逆过程就是电动机。
变化的磁场产生电场,实际上有两种:1、导体闭合,导体不动,穿过导体环的磁通变化。2、磁场不变,导体相对磁场运动。发电机就是利用第二种,外力推动发电机转动,带动导体切割一个固定磁场。
基本原理:
发电机的基本原理就是物理课所讲的“磁力生电”。发电机的基本元件就是原动机、转子、定子:原动机提供能量驱动转子旋转,转子利用剩磁或者直流电产生磁场,当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动,在定子上就会产生一个感应电势,如果定子和外部回路接通形成闭合回路就有电流输出给负荷了。
2.组成:
发电机是由定子和转子2大基础元件组成的,其中定子里有3相绕组和3相对称绕组:A、B、C and X、Y、Z。还有定子铁芯。 转子由磁极和励磁绕组组成。 当励磁系统给转子的励磁绕组一个恒定的电流时(直流电),就在发电机的转子里形成了一个磁场。 在主轴的旋转下带动发电机的转子旋转。这样转子就形成了一个旋转的磁场。 每一个磁极的磁场和定子的3相绕组相互切割磁力线。 产生3相电动势。 如果在这个时候给发电机接上负载的话,那么发电机就有3相交流电通过。