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张前军物理教学随笔

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如何从磁通量变化角度解释法拉第圆盘发电机原理  

2012-12-23 21:20:03|  分类: 选修3-2 |  标签: |举报 |字号 订阅

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写在前面:从导线切割磁感应线角度解释法拉第圆盘发电机原理非常简单,而从通用的磁感量变化角度较难分析,教参也只给了切割解释,问题出在哪呢?(已整理已投稿)

 

 电磁感应现象的本质:电路(不一定闭合)中磁通量变化在电路中产生(沿电路方向的)感应电动势。因此,若从磁通量角度分析,首先需要的是确定研究哪一个回路。

 大家的困惑在于圆盘全部放在磁场中,圆盘磁通量没有变化,所以圆盘就不应产生感应电流。 我们若选择圆盘为电路,其实是将圆盘当作无数个同心圆形闭合电路,所说圆盘的磁通量没有变化,其实就是指在这些闭合电路中的磁通量没有变化,在每一个圆形电路上都没有感应电动势产生,所以在这些同心圆形电路上也就没有感应电流。而我们圆盘上的电流真实方向是沿半径方向的,与这些同心圆形电路正好是垂直关系。因此,圆盘磁通量没有变化,圆盘上没有感应电流是指没有同心圆方向的感应电流。

如何从磁通量变化角度解释法拉第圆盘发电机原理 - 张前军 - 张前军物理教学与班主任工作随笔

在圆盘转动时,圆盘上任一半径方向电路都磁场中转过一面积引起磁通量的变化,在这半径电路方向产生感应电动势,与外电路通过圆盘边缘(如图中的红实线)、圆盘中心相连构成闭合电路,从而形成沿这半径电路方向的感应电流,对整个圆盘而言,圆盘面上应形成从中心到边缘各处都有的半径方向上的电流,这与从导体切割角度分析得到的结论是一致的。由此也可以看出,在圆盘上没有形成同心圆方向的电流,咎其本质是因为同一圆形电路上各点电势相等,不能形成电流。

从以上分析中可以看出,我们的疑惑源于套用电磁感应条件时没有将这一块状(圆盘)导体上细化成不同线状(棒状或环状)的电路进行分析,从而将不同电路上的电磁感应现象混为一谈了。

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