
【化】 motional electromotive force
動生電動勢(Motional Electromotive Force)是指導體在磁場中做切割磁感線運動時,由于導體内部自由電荷受洛倫茲力作用而産生的電勢差。這一現象是法拉第電磁感應定律的核心内容之一,其英文對應術語為"motional emf"或"motional electromotive force"。
從物理機制分析,當長度為$l$的導體棒以速度$v$在均勻磁場$B$中垂直切割磁感線時,導體内部自由電子受洛倫茲力作用産生定向移動,直至積累的電場力與洛倫茲力平衡。此時導體兩端産生的電動勢可表示為: $$ varepsilon = B l v $$ 該公式適用于速度方向、磁場方向和導體長度方向兩兩垂直的情況。
根據《大學物理(第三版)》(張三慧 著),動生電動勢的産生條件需要同時滿足三個要素:
在工程應用中,該原理廣泛應用于發電機、電磁流量計等設備。美國物理聯合會(AIP)的《應用物理評論》指出,現代渦輪發電機的轉子設計正是基于動生電動勢的優化計算。實驗觀測顯示,當導體回路整體在磁場中運動時,回路中的總電動勢等于各段導體産生電動勢的代數和。
值得注意的是,動生電動勢與感生電動勢存在本質區别:前者由導體運動引起,後者由磁場變化産生。這一區分在《電磁學專題研究》(趙凱華 著)中有詳細論述。國際純粹與應用物理聯合會(IUPAP)的電磁學術語标準強調,動生電動勢的計算不涉及磁場隨時間變化的分量。
動生電動勢是指導體在磁場中運動時,因切割磁感線而産生的電動勢。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋:
動生電動勢是由于導體在磁場中運動,導緻内部自由電荷受洛倫茲力作用發生定向移動,從而在導體兩端形成的電勢差。其核心條件是導體必須切割磁感線,且磁場方向與導體運動方向不平行。
方向可通過右手定則确定:伸開右手,使磁感線垂直穿入手心,大拇指指向導體運動方向,其餘四指所指方向即為電動勢方向。
動生電動勢的大小由以下公式決定: $$ E = B cdot L cdot v cdot sintheta $$ 其中:
導體運動時,内部自由電子受洛倫茲力 $F = e(v times B)$ 作用,沿導體方向偏移,導緻正負電荷在兩端堆積形成電場。當電場力與洛倫茲力平衡時,電勢差穩定,即為動生電動勢。
動生電動勢源于導體運動切割磁感線,而感生電動勢由磁場隨時間變化引起,兩者共同構成電磁感應現象。
如需進一步了解公式推導或應用場景,可參考豆丁網課件或搜狗百科的詳細分析。
【别人正在浏覽】