每相绕组的感应电动势

灵活处理跟感应电动势相关的问题

江西省新干中学 聂卫群

笔者在教学中发现学生在处理跟感应电动势相关的问题时普遍存在两个方面的问题。其一是：运用公式和求感应电动势时，没有谁准确理解公式中速度（）和长度的意义，盲目地套用公式从而导致错误。其二是：产生感应电动势的导体在回路中充当电源时，不能准确找出充当电源的那部分导体以及把电路看成回路来分析，从而导致错误。对于以上问题笔者列举了以下几个实例进行分析。

一、用“有效切割速度”解题

当导体的速度方向与磁场方向不垂直时，我们应该把切割速度分解为沿磁场方向的分速度和垂直于磁场方向的分速度，其中垂直于磁场方向的分速度为“有效切割速度”，利用“有效切割速度”求感应电动势。

[例1]如图⑴所示，将一根金属棒在竖直向下的匀强磁场中以初速度

和程中始终保持水平，那么金属棒中的感应电动势E的大小将（ ）

水平抛出，若金属棒在运动过

A．随棒速度的增大而增大

B．随棒的速度方向与磁场方向的夹角减小而减小

C．保持不变

D．由于速度大小和方向同时变化，无法判断E的变化情况

解析：由题意可知金属棒做平抛运动，在运动过程中对切割磁感线有贡献的是水平分速度，竖直分速度对切割磁感线没有贡献，因此水平分速度是“有效切割速度”。设金属棒长为L，匀强磁

第四章 交流绕组及其电动势和磁动势

交流电机简介：1、交流电机分类：同步电机和感应电机。

2、共同点：交流电机定子所发生的电磁过程以及机电能量转换 的机理和条件。

3、不同点：转子结构、工作原理、励磁方式、性能等。 本章研究内容：1、交流绕组的连接规律；

2、正弦磁场下交流绕组的感应电动势； 3、感应电动势中的高次谐波；

4、通有正弦电流时单相绕组的磁动势； 5、同有对称三相电流时三相绕组的磁动势； 6、不对称或非正弦电流下三相绕组的磁动势。

4．1 交流绕组的构成原则和分类

一、交流绕组的构成原则

1、针对波形，绕组的合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦波，在一定导体数下，力求获得较大的基波电动势和基波磁动势；

2、对三相绕组来说，各相的电动势和磁动势要对称，各相电阻、电抗要平衡；

3、绕组的铜耗要小，用铜量要省；

4、绝缘可靠、机械强度好、散热条件好、便于制造和检修

第四章 交流绕组及其电动势和磁动势

交流电机简介：1、交流电机分类：同步电机和感应电机。

2、共同点：交流电机定子所发生的电磁过程以及机电能量转换 的机理和条件。

3、不同点：转子结构、工作原理、励磁方式、性能等。 本章研究内容：1、交流绕组的连接规律；

2、正弦磁场下交流绕组的感应电动势； 3、感应电动势中的高次谐波；

4、通有正弦电流时单相绕组的磁动势； 5、同有对称三相电流时三相绕组的磁动势； 6、不对称或非正弦电流下三相绕组的磁动势。

4．1 交流绕组的构成原则和分类

一、交流绕组的构成原则

1、针对波形，绕组的合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦波，在一定导体数下，力求获得较大的基波电动势和基波磁动势；

2、对三相绕组来说，各相的电动势和磁动势要对称，各相电阻、电抗要平衡；

3、绕组的铜耗要小，用铜量要省；

4、绝缘可靠、机械强度好、散热条件好、便于制造和检修

12 – 2 动生电动势和感生电动势 引起磁通量变化的原因 (1)恒定磁场中的导体运动 , ) 变化、 变化、取向变化等

物理学教程 第二版) (第二版)

或者回路面积

动生电动势 感生电动势

(2)导体不动，磁场变化 )导体不动， 电动势I

v Ek+

E=∫-

+

v v Ek dl

v Ek : 非静电的电场强度 非静电的电场强度.闭合电路的总电动势第十二章电磁感应 电磁场和电磁波

E =

∫

l

v v E k dl

12 – 2 动生电动势和感生电动势 一 动生电动势 动生电动势的非 动生电动势的非静电力场来源

物理学教程 第二版) (第二版)

洛伦兹力+ + + +

v v v + v + +P + + Fm = ( e) v × B B v ++ + + F+ + + v v v e 平衡时 Fm = Fe = eEk + + + -+ + v v v v + + + + + Fm v Fm - Ek = = v× B + + + O+ + e v v v P v v Ei = E k d l = ∫ (v × B ) d l

v + v

+

+ + + +

∫

OP

设杆长为

l Ei =

∫

OP l

0

v B d l =

物理学第五版

13-2

动生电动势和感生电动势

d E i dt

引起磁通量变化的原因 (1)稳恒磁场中的导体运动 , 或者回 路面积变化、取向变化等 动生电动势 (2)导体不动，磁场变化 感生电动势第八章 电磁感应 电磁场1

物理学第五版

13-2

动生电动势和感生电动势

电动势I

E

Ek dl

Ek+

-

Ek : 非静电的电场强度. 闭合电路的总电动势 E l Ek dl第八章 电磁感应 电磁场2

物理学第五版

13-2

动生电动势和感生电动势

一 动生电动势动生电动势的非静电力场来源 Fm ( e)v B × 洛伦兹力× × × ×P ++ × Fe × ×

平衡时 Fm Fe eEk × × - × × × × Fm Fm - Ek v B × × O × e E E k d l ( v B ) dl i OP

B

×

实验13 电动势的测定

1.

引言

1.1. 实验目的

① 掌握测定电池电动势的方法。

② 了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。 ③ 测定Ag、Zn电极电势和Ag浓差电池电动势。

1.2. 实验原理

1.2.1.

对消法测电动势的原理

电动势的测量在物理化学研究中有重要的意义和广泛的应用。在恒温恒压可逆条件下，电池反应的吉布斯自由能的改变值等于对外所作的最大非体积功，如果非体积功只有电功一种，则

(?rG)T,p??nEF

式中：n为电池输出元电荷的物质量，单位为mol，E为可逆电池的电动势，单位为V，F为法拉第常数。通过电动势的测量可以获得一系列的热力学函数。

电池电动势不能直接用伏待计来测量，因为电池与伏特计联接后有电流通过，就会在电极上发生电极极化，结果使电极偏离平衡状态。另外，电池本身有内阻，所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。

对消法的原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。 对消法测电动势常用的仪器为电位差计，其简单原理如图1所示。电位差计由三个回路组

电磁感应第二部分-法拉第电磁感应定律

1．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直．关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( ) A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

2．如图2所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )

Ba2nBa2nBa22nBa2A. B. C. D. 2Δt2ΔtΔtΔt

3.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( ) A．感应电流方向不变 B．CD段直导线始终不受安培力 C．感应电动势最大值Em＝Bav

1

D．感应电动势平均值E＝πBav

4

4.如图2所示

一、实验目的

1. 通过实验加深对可逆电池、可逆电极、盐桥等概念的理解。 2. 掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。

3. 通过电池Ag|AgNO3（b1）‖KCl（b2）|Ag‐AgCl|Ag的电动势求AgCl的溶

度积Ksp。

4. 了解标准电池的使用和不同盐桥的使用条件。

二、实验原理

1. 可逆电池的电动势：

电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池电动势为正。符号“∣”代表两相界面，“‖”代表盐桥。在电池中，电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时，两个电极的电极电势之差就等于该可逆电极电势。规定电池的电动势等于正负电极的电极电势之差，即：E=ψ+－ψ-

可逆电池必须具备的条件为：（1）电极上的化学反应可向正反两个方向进行，即反应可逆。（2）电池在工作（充放电）时，所通过的电流必须无限小，此时电池可在接近平衡状态下工作，即能量可逆。（3）电池中所进行的其它过程可逆。如溶液间无扩散、无液体接界电势。因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量时，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来减小液体接界电势。要达到工作

第七章 可逆电池的电动势及其应用

§7.1 电化学中的基本概念和电解定律

7.1.1 电化学中的基本概念 1、导体的分类

（1）第一类导体：又称电子导体，如金属、石墨等

第一类导体的特点是：

A. 自由电子做定向移动而导电

B. 导电过程中导体本身不发生变化 C. 温度升高，电阻也升高 D. 导电总量全部由电子承担

（2）第二类导体：又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等

第二类导体的特点是：

A. 正、负离子做反向移动而导电 B. 导电过程中有化学反应发生 C. 温度升高，电阻下降

D. 导电总量分别由正、负离子分担

*固体电解质，如AgBr2、PbI2等，也属于离子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。 2、电池的阴、阳极及正、负极的规定 ? 电化学中规定：

发生氧化反应的电极称为阳极，失电子，如：Zn?s??Zn2?(aq)?2e??氧化，失电子?

发生还原反应的电极称为阴极，得电子，如：Cu2??aq??2e??Cu(s)?还原，得电子? ? 物理学上根据电源的两电极电势的高低：

电势高的电极称为正极； 电势低的电极称为负极。

2、原电池中的电极反应、电池反应及电池

实验十 电池电动势的测定

一、 目的要求

1、掌握对消法测定电动势的原理和方法，学习使用电位差计（SDC-Ⅰ精密数字电位差计）测量电池的电动势。2、学习制备电极、盐桥，组装电池。3、了解一些可逆电池电动势应用。 二、 实验原理

原电池由两个“半电池”（电极）组成一个电池，不同的半电池可以组成各种各样的原电池。当原电池处于平衡状态时，两极间的电位差为最大，这一最大电位差称为电池电动势，电池处于平衡状态的首要条件是两个电极间不能有电流通过，若有电流通过，电池的平衡状态就会被破坏，因此在测量电池电动势时，必须遵守两个电极间不能有电池通过或通过的电流为无限小这一条件。

因此，不能直接用电压表去测量电动势，电压表尽管内阻很大，但还不是无限大，当把它接在电池的两极间进行测量时，总有一定的电流通过电压表，同时两极间也有同样大小的电流通过。怎样使电池的两极间没有电流通过，测量电池电动势呢？可利用一个外加工作电池和待测电池并联，这样工作电池和待测电池的电动势方向相反，当它们数值相等时，二者相互对消，检流计中无电流通过，这时测出的两极间的电位差Δ?就等于电动势E，即为E=Δ?(Ⅰ→0)，对消法就是根据上述原理测定电池电动势的方法，其实验原理图如图一所示。