首页
/
每日頭條
/
生活
/
電機的反電動勢從哪裡來
電機的反電動勢從哪裡來
更新时间:2025-02-27 09:40:23

楞次定律是以1834年物理學家埃米爾·楞次(Emil Lenz)的名字命名的,他在1834年提出了這一定律指出,在導體中,由變化的磁場感應的電流的方向是,由感應電流産生的磁場與初始變化的磁場相反。這是一個定性定律,它規定了感應電流的方向,但對其大小卻隻字不提。Lenz定律解釋了電磁學中許多效應的方向,如電流變化在電感器或導線回路中感應的電壓方向,或在磁場中作用在運動物體上的渦流阻力。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)1

安培定則告訴了我們,電能的流動會産生磁場,因此将線圈通電後,會依照安培右手定則産生N極或是S極的磁場;也就是電能可以轉換産生磁能。

牛頓運動定律中有一個法則稱之為”動者恒動,靜者恒靜”,它描述了一個有趣的物理現象,在物理界中的一切都喜歡維持既有狀态;在動力學中,這種維持既有狀态的能量又稱為電勢能,想要改變既有狀态,則必須施加外來能量的沖擊,且要大于原本電勢能的大小,稱之為平衡。一但突破了平衡,物理的形态就改變了,成為了一種新的既有狀态,就是有個物體不動,處于既有的電勢能狀态,你花了力量推它之後,突破它原有的平衡,一但它開始移動後,移動成為了另一種既有狀态,則還需要有額外的能量來改變它,才會再次改變形态。

将上述兩種物理現象結合後,安培定則及牛頓運動定律,就變成了楞次定律,其産生的基本方式描述如下,将磁鐵接近一組線圈就如同下圖所示,這因物理現象希望這兩物體間能維持前一既有位置關系,當把磁鐵往線圈靠近時,線圈會主動感應排斥力的磁極,好讓兩物體還是能維持相同的距離。反之,若磁鐵是要受到外力影響産生要遠離的力量,則線圈會主動感應出吸引的磁力,好讓兩物體維持相同的距離。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)2

以更白的話說來,就是兩人很有默契地維持同樣的距離,當一方要靠近,則另一方就産生排斥力,不讓你過來;但一方想要離開時,另一方又産生吸引力,想要把你吸回來,這種盡可能維持相同距離的關系,就是牛頓運動定律中的”動者恒動,靜者恒靜”的道理。又由于作用的是磁能與電能間的關系,所以會依賴安培定則,這将這兩者合并所産生出來的電能與磁能的感應關系,就是楞次定律。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)3

楞次定律的解釋實驗中,最有趣的是一種稱之為安哥拉圓盤(Arago’s disk)的實驗,是利用磁鐵帶動鋁盤移動的裝置。實驗一開始會先用磁鐵去吸鋁盤,然而鋁材并不導磁,所以並不會被磁鐵吸附住,當磁鐵于鋁盤上快速移動時,鋁盤就像是被磁鐵吸住而跟着跑一樣,其原因就是楞次定律,因為鋁材雖然不導磁,但會導電,因此磁鐵靠近時,鋁盤為了維持原本的距離關系,需要排斥力作用,而在鋁盤上感應生成了電流,産生磁力。我們已經知道當磁鐵靠近鋁盤,則鋁盤會感應電流産生磁極排斥力。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)4

此時将磁鐵順着鋁盤圓周宜動,則會順着移動方向的前方産生排斥磁極,後方則因此磁鐵要離開,改為形成吸力磁極。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)5

則鋁盤受到感應磁力的作用,而被磁鐵拖着跑,就像鋁盤忽然具有導磁能力,被磁鐵帶着跑的情況一樣。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)6

将安哥拉圓盤(Arago disk)的理論延伸應用,且可說是楞次定律最具代表性的作品,那就是感應電機了。感應電機的名稱取得十分貼切,表明了這類型的電機磁力的産生是依靠感應而來的,但也是因為這感應的作用是需要時間來反應生成的,所以感應電機是一種非同步電機,也就是電源切換的頻率與轉速會有差異,在感應電機中的專業名詞稱為”異步”或“滑差”。

楞次定律其實解釋了發電機的原理,是由磁能狀态的變化,來産生相對應的電能來抵制磁能的變化。也是一種極能代表楞次定律的應用例子。也因此在永磁電機中,當有一外力帶動電機轉子旋轉時,于定子線圈上會量到電壓及電流值,在永磁電機中稱為反電動勢。其實也就是線圈感應到磁鐵接近或離開時,自動感應出電能,想要抵抗磁能變化的能量。

電機的反電動勢從哪裡來(電機如何從楞次定律到反電動勢來實現了的運轉)7

結論

牛頓運動定律也告知”作用力等于反作用力”,也就是兩物體間瞬間要變化的情況越激烈,則産生的抵抗力也就越大。在楞次定律的實驗中可以發現,磁鐵移動的速度越快,則産生的電能就越大,而且移動的速度也就越快;磁鐵選擇磁力越強的,也會産生相同的效果。兩着合并起來解釋就是,單位磁間內磁能變化幅度越大,則感應出的電能亦越大。若要讓永磁電機的極速拉高,則磁鐵的磁力要變小,反電動勢會抵抗輸入電壓,所以要降低反電動勢的電壓值,就必需降低磁能的變化幅度,才能讓電機轉得更快,這原則也造就了弱磁控制的方法,來延伸電機極速範圍。

,
Comments
Welcome to tft每日頭條 comments! Please keep conversations courteous and on-topic. To fosterproductive and respectful conversations, you may see comments from our Community Managers.
Sign up to post
Sort by
Show More Comments
推荐阅读
學生帶零食被體罰
學生帶零食被體罰
7月9日晚,山東招遠市教育體育局就網傳“市第九中學某班主任體罰學生導緻學生喝84消毒液”一事發文介紹事情經過及調查處理情況:給予教師孫某某行政記過處分,責令學校免去其學校辦公室副主任職務。第九中學負有領導責任的分管副校長溫某某誡勉談話;對負...
2025-02-27
宅家技能大比拼
宅家技能大比拼
最近大家在家都沒少鑽研廚藝,想必最普通的食材,都被大家玩出了各種花樣,土豆的花式吃法,玩轉胡蘿蔔等等,看到很多美食達人都在分享。今天呢,我想跟大家分享的是西紅柿。西紅柿最普通的做法當然是炒雞蛋了。但是吃膩了的話,你還是可以換個花樣,#小食材...
2025-02-27
成都救生員證怎麼考
成都救生員證怎麼考
成都救生員證怎麼考?可以去當地職業鑒定中心報考,然後要去參加本市指定培訓機構舉辦的職業技能培訓并合格,培訓後1-2周内參加職業技能鑒定考試,考核合格,到職鑒站領取國家職業資格證書,最後到救生協會注冊,領取救生員注冊證書,接下來我們就來聊聊關...
2025-02-27
海參哪些人不能吃
海參哪些人不能吃
海參哪些人不能吃?兒童應當慎吃海參,海參營養豐富,但是它并不适合兒童食用對于身體發育尚未定型的兒童來說,海參中富含的豐富蛋白質及微量元素可能會引起兒童出現消化不良等症狀因此家長們不要急于用海參等補品讓孩子長身體,應當慎重考慮,并咨詢醫生意見...
2025-02-27
種植鳳仙花的方法和注意點
種植鳳仙花的方法和注意點
種植鳳仙花的方法和注意點?土壤鳳仙花适合肥沃濕潤、疏松的土壤,最好是準備些混合砂土的偏酸性土壤,下面我們就來聊聊關于種植鳳仙花的方法和注意點?接下來我們就一起去了解一下吧!種植鳳仙花的方法和注意點土壤。鳳仙花适合肥沃濕潤、疏松的土壤,最好是...
2025-02-27
Copyright 2023-2025 - www.tftnews.com All Rights Reserved