热力学第一定律 电磁感应定律( 二 )


对于线圈来说,动磁棒意味着它周围的磁场发生了变化,使得线圈感应出电流 。法拉第终于实现了自己多年的梦想——通过磁运动发电!奥斯特·法拉第的发现深刻揭示了一组极其奇妙的物理对称性:运动的电产生磁,运动的磁产生电 。
不仅磁棒和线圈之间的相对运动可以感应线圈中的电流,而且一个线圈中的电流也会发生变化,从而可以感应另一个线圈中的电流 。
当线圈通过开关K与电源连接时,当开关K接通或断开时,感应电流将出现在线圈2中 。如果与线圈1连接的DC电源被改变为交流电源,也就是说,交流电流将被提供给线圈1,这也将导致感应电流出现在线圈中 。这也是因为线圈1中电流的变化导致线圈2周围磁场的变化 。
科技应用
动圈式传声器
在剧院里,为了让观众能够清楚地听到演员的声音,往往需要放大声音,放大他们的服装 。
麦克风的工作原理——电磁感应
它主要包括三个部分:麦克风、扬声器和扩音器 。麦克风是一种将声音转换成电信号的设备 。图2是电磁感应动圈式麦克风的结构示意图 。当声波振动金属振膜时,与振膜相连的线圈(称为音圈)一起振动,音圈在永磁体的磁场中振动,其中产生感应电流(电信号),感应电流的大小和方向发生变化,变化的幅度和频率由声波决定 。该信号电流被扬声器放大,然后传输到扬声器,从扬声器发出放大的声音 。
磁带录音机
录音机主要由内置麦克风、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等组成 。这是录音机的录音和回放原理示意图 。录音时,声音使麦克风产生感应电流-音频电流,该电流随声音而变化 。音频电流经放大电路放大后,进入记录头的线圈,在记录头的间隙产生随音频电流变化的磁场 。磁带靠近磁头的间隙移动,磁带上的磁粉层被磁化,声音的磁信号被记录在磁带上 。
回放是记录的相反过程 。回放时,磁带通过回放头的间隙,磁带上变化的磁场在回放头线圈中产生感应电流 。感应电流的变化与记录的磁信号变化相同,所以线圈中产生的是音频电流,经放大电路放大后送到扬声器,扬声器将音频电流还原为声音 。
在磁带录音机中,录音和回放功能是通过使用磁头来执行的,在录音时,磁头连接到麦克风 。播放时,磁头连接到扬声器 。
汽车速度计
驾驶室内的速度计是指示汽车行驶速度的仪器 。它利用电磁感应的原理来制造
汽车速度计-电磁感应
表盘上指针的摆动角度与汽车的行驶速度成正比 。速度计主要由传动轴、磁铁、速度计、弹簧游丝、指针轴和指针组成 。其中永磁体与驱动轴连接 。表壳上安装有公里/小时刻度的表盘 。
永磁体的磁感应线方向如图1所示 。一部分磁感应线会穿过速度板,速度板上的磁感应线分布不均匀,越靠近磁极,磁感应线的数量越多 。当驱动轴带动永磁体旋转时,穿过速度板各部分的磁感应线会依次变化,磁感应线的数量会沿着磁体旋转的前方逐渐增加,而沿着后方逐渐减少 。根据法拉第电磁感应原理,当通过导体的磁感应线数量发生变化时,导体内部就会产生感应电流 。从楞次定律也知道,感应电流也会产生磁场,磁感应线的方向会阻碍(不是阻止)原磁场的变化 。根据楞次定律,沿着磁铁旋转的前沿,感应电流产生的磁感应线与磁铁产生的磁感应线相反,因此相互排斥 。相反,后感应电流产生的磁力线方向与磁铁产生的方向相同,所以相互吸引 。由于这种吸引力,快速转盘被磁铁旋转,轴和指针也一起旋转 。
为了使指针根据不同的车速停留在不同的位置,在指针轴上安装了一个弹簧游丝,游丝的另一端固定在铁壳的框架上 。当速度盘旋转一定角度时,游丝被扭转产生相反的扭矩 。当它等于永磁体驱动速度板的扭矩时,速度板停留在该位置并处于平衡状态 。此时,指针轴上的指针指示相应的速度值 。
永磁体旋转的速度与汽车的速度成正比 。当汽车行驶速度增加时,在速度盘内感应的电流和驱动速度盘转动的相应扭矩会成比例增加,会使指针转动更大的角度,因此指针指示的速度值会随着车速的不同而相应不同 。当汽车停止行驶时,磁铁停止,弹簧游丝复位指针轴,使指针指向“0” 。
熔炼金属
交流磁场在金属中感应出的涡流会产生热效应 。与用燃料加热相比,这种加热方式有许多优点,包括加热效率高达50 ~ 90%;加热速度快;不同频率的交流电可以获得不同的加热深度,因为涡流在金属中不是均匀分布的 。越靠近金属表层,电流越强,频率越高,这种现象越多 。

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