动生电动势和感生电动势的发电原理

物理学中产生电的方式主要有两种:一种是导体切割磁感线产生的电动势,又称为动生电动势;另一种是闭合回路中磁场强弱的改变而产生的电动势,又称为感生电动势

原理:根据法拉第电磁感应定律,只要一个闭合回路中的磁通量发生变化,回路中就会产生产生感应电动势。

动生电动势和感生电动势的主要区别:动生电动势是靠导体切割磁感线来产生电动势,而感生电动势是靠磁场的强弱变化来产生电动势。
下面分别详细介绍下动生电动势和感生电动势。
电磁感应图示

第一,动生电动势。

1.原理

回路或其一部分在磁场中有垂直于磁感线方向的相对磁场的运动,这样产生的电动势成为动生电动势
产生动生电动势的导体必须要以垂直于磁感线的方向在磁场中运动,然后会在同时垂直于磁场和运动方向的两端产生的电动势。

2.计算公式

动生电动势的具体计算公式为E=VLv。其中,E是电动势的大小,B是磁场强度,L是切割磁感线的导体的有效长度,v是导体垂直磁感线方向切割磁感线时的运动速率。
由上面的公式可知,动生电动势的大小等于磁场强度、导体的有效长度和导体垂直磁感线方向的运动速率三者间的乘积

电动马达转子的特写镜头

第二,感生电动势。

1.原理

闭合的回路不动,因磁场的变化导致穿过闭合回路的磁通量发生改变而产生的感应电动势成为感生电动势。换句话说就是,感生电动势的产生只是变化的磁场本身引起的。
著名的数学家、物理学家麦克斯韦指出,由变化的磁场激发的电场感是感生电场(也叫涡旋电场),它的电力线是闭合的。

2.计算公式

感生电动势的计算公式如下图所示。
由上面的两个公式可知,感生电动势的大小等于闭合线圈的圈数和磁通量的变化率的乘积。
增加线圈的匝数或者增大磁通量的变化率都可以增大感生电动势的大小。而减少线圈的匝数或者减小磁通量的变化率都可以减小感生电动势的大小。
大电动机中的定子的特写镜头
第三,动生电动势和感生电动势的相互转换。
参照系不同,动生电动势可以转换为感生电动势,感生电动势也可以转换为动生电动势。但它们间的转换一般不同值,只有在相互转换时选择的两个不同参考系间的相对速度比远比光速小得多的情况下,才会被看为同值转换。
第四,人类目前主要的其他发电方式。
目前人类的发电方式主要有风力发电、水力发电、火力发电、核能发电、地热发电、人力发电、太阳能发电等。
其中太阳能发电主要有两种方式:一种是“光热电”转换方式;另一种是“光电”直接转换方式。
风力发电

小结

除了太阳能发电中的光电发电转换形式外,目前人类主要的发电方式中都会用到电磁感应原理中的动生电动势原理和感生电动势原理。
所以说,利用电磁感应中的动生电动势原理和感生电动势原理来发电的原理,仍是人类目前最主要的发电原理。

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