电磁感应ELECTRO-MAGNETICINDUCTION.DOC

第六章：電磁感應 圖6.1 6.1 運動感應 1. 若導體在磁場中移動時，該導體裡產生了感應電動勢(E)。 2. 若導體以V m/s的速度切割磁力線，而其導體的有效長度為m，則該感應電動勢(E)為 3. 若該導體移動方向與磁場成一角度(，則該感應電動勢(E)為 圖6.2. 感應電動勢E ：單位是伏特(V)。 磁通密度 B ：單位是泰斯拉(T)。 導體有效長度 ：單位是米(m)。 導體切割磁力線的速度V ：單位是米/秒(m/s)。 導體切割磁力線的角度( ：單位是度(()。 4. 感應電流的方向可用費林明右手定則(Fleming’s right hand rule)來決定，這定則又稱為發電機定則。 大姆指 ：運動方向(F)。 食指 ：磁場方向(B)。 中指 ：感應電流方向(I) 圖6.3. 例6.1： 有一導體的有效長度為50 cm，以20 m/s的速度垂直切割一磁通密度為0.5 T的磁場，試求該導體所感應的電動勢。 解： 例6.2.： 有一導體長為2.5 m垂直切割一0.5 T的磁場，其感應電動勢為8 V，試算導體的有效長度。 解： 6.2 變化磁通感應 1. 在電磁感應中，感應電動勢與該電路之有關磁通量的變化速率成正比例的。這定律稱為法拉第電磁感應定律(Faraday’s Law)。 E：感應電動勢，單位是伏特(V)。 圖6.4 N：線圈匝數。 ((：磁通變化量，單位為韋伯(Wb)。 ( t：磁通量所變化的時間，單位為秒(s)。 2. 感應電動勢方向可用楞次定律(Lenz’s Law)來決定。 電磁感應產生的感應電動勢的方向，總是企圖使它的感應電流所產生的磁場方向對抗原來磁場的變化。 圖6.5. 例 6.3： 某1000匝線圈在0.1秒內有500 (Wb的磁通量轉向。求該線圈之平均感應電動勢。 解： 6.3. 自感應現象(Self-induction) 由於線圈有電流的變化，導致線圈的磁場改變，因而在線圈內產生感應電動勢的現象，這現象稱為自感應電動勢。 6.4. 自感量(Self-inductance) 線圈又稱為電感器(Inductor)。 線圈的自感量又稱為電感量或電感(Inductance - L)。 其單位為(亨利Henry-【H】) 。 如果線圈中電流變化率為每秒1 A，而線圈的自感電動勢E為1 V，則線圈的電感量便是1 H。 大數值的鐵芯的電感器又稱為扼流器。 扼流器作用是在交流線路上控制電流及作濾波用途。 電感器可分為空心電感器及磁心電感器。 常見的電感器有以下的種類： (i) 單層螺線管電感器 (ii) 蜂房式電感器 (iii) 鐵氧式電感器 6.5. 影響自感量的因素 自感量的大小決定於以下因素： 線圈的匝數 線圈的形狀 線圈中心的材料 6.6. 自感電動勢 在線圈中電流的變化( I越大，或線圈的電感L越大，自感電動勢E就越大。 電感量 (L) ：單位為亨利(H)。 電流變化量( I ：單位為安培(A)。 電流變化的時間( t ：單位為秒(S)。 自感電動勢 (E) ：單位為伏特(V)。 例 6.4： 一個電感器其電感量為5 H接於220 V的電壓時，流過它的電流為2 A。當電路斷開時，在0.01秒的時間內電流下降至0 V，,試計算線圈內的自感電動勢？ 解： 由於E的值是正數，所以自感電動勢的方向與外加電壓相同。 6.7 互感應(Mutual Inductance) 當兩個線圈放於接近的位置時，由於一個線圈中的電流變化，而在另一個線圈中產生電磁感應的現象稱為互感應。 圖6.6. 電磁力(Electromagnetic force) 1. 當電流通過在磁場中的導體時，導體受到磁場對它的作用力稱為電磁力。 圖 6.7. 電磁力F ：單位是牛頓(Newton-【N】)。 磁通密度 B ：單位是泰斯拉(T)。 導體所載的電流 I：單位是安培(A)。 導體有效長度：單位是米(m)。 導體切割磁力線的角度(：單位是度(()。 電磁力的方向可以利用費林明左手定則來決定(Fleming’s left hand rule)如圖6.8。 圖6.8費林明左手定則 例6.5：0.8 m的導線被置於一磁場中與磁力線成直角。若磁通密度是0.5 T，而流經導線的電流是30 A，試計算導線所受的力。 【89-CE-EE1-Q.2】 解： 420 mm長的導線置於一磁場中與磁力線成一直角，若磁通密度是1.2 泰斯拉而導線所感受的力是8 N。計算流經導線的電流。 【88-CE-EE1-Q.1】 6.9 電感器儲存的能量 1. 電流通過電感器，在電感器周圍建立磁場，把電流的能量