Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » القوة الدافعة الكهربائية الحركية

القوة الدافعة الكهربائية الحركية

1890
  • Hendrik Lorentz
Homopolar generator demonstrating motional electromotive force in electricity and magnetism.

(صورة توضيحية فقط)

Motional EMF is generated when a conductor moves through a magnetic field. The magnetic component of the Lorentz force, [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex], acts on the charge carriers within the conductor, causing them to move and create a charge separation. This separation establishes an electric field and a potential difference. The resulting EMF is given by the line integral [latex]\mathcal{E} = \oint (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \cdot d\mathbf{l}[/latex].

Motional EMF is a direct consequence of the Lorentz force acting on mobile charges inside a conductor that is moving relative to a magnetic field. As the conductor moves with velocity [latex]\mathbf{v}[/latex] through a magnetic field [latex]\mathbf{B}[/latex], the free charges (electrons) within it experience a magnetic force [latex]\mathbf{F}_m = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]. This force is perpendicular to both the velocity and the magnetic field, causing the charges to accumulate at one end of the conductor, leaving the other end with a net positive charge. This charge separation creates an internal electrostatic field [latex]\mathbf{E}_e[/latex] that opposes the further migration of charges. Equilibrium is reached when the electrostatic force [latex]\mathbf{F}_e = q\mathbf{E}_e[/latex] exactly balances the magnetic force, i.e., [latex]q\mathbf{E}_e = -q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex].

The effective electric field experienced by the charges, [latex]\mathbf{E}_{eff} = \mathbf{v} \times \mathbf{B}[/latex], is a non-conservative field that drives the current. The EMF is the work done per unit charge by this effective field integrated along the length of the conductor. For a straight wire of length [latex]L[/latex] moving perpendicular to a uniform field [latex]B[/latex], the EMF simplifies to [latex]\mathcal{E} = BLv[/latex]. While motional EMF can be seen as a specific case of Faraday’s law of induction (in terms of changing flux), the Lorentz force perspective provides a more microscopic explanation of the mechanism responsible for the charge separation and the resulting voltage.

UNESCO Nomenclature: 2205
– Electricity and Magnetism

يكتب

Physical Phenomenon

خلل

Substantial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • Michael Faraday’s discovery of electromagnetic induction
  • James Clerk Maxwell’s equations of electromagnetism
  • اكتشاف الإلكترون بواسطة جيه جيه تومسون

التطبيقات

  • مولدات أحادية القطب
  • مدافع السكك الحديدية
  • مولدات مغناطيسية هيدروديناميكية (mhd)
  • eddy current brakes
  • الأربطة الكهروديناميكية في الفضاء

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • دفع المركبات الفضائية باستخدام روابط كهروديناميكية تتفاعل مع المجالات المغناطيسية الكوكبية
  • power generation from ocean currents moving conductive seawater through earth’s magnetic field
  • self-powered الغرسات الطبية that generate power from blood flow through an applied magnetic field
  • حاصدات طاقة الاهتزاز باستخدام مغناطيسات تتذبذب بالنسبة للملفات
  • عدادات التدفق غير التلامسية للسوائل الموصلة في الأنابيب الصناعية
  • قاذفات المقذوفات فائقة السرعة (المدافع السككية) لتطبيقات الإطلاق في الفضاء
  • أنظمة MHD للدفع الغواصات الصامتة
  • أجهزة استشعار الجاذبية العالية تعتمد على القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في سائل موصل متحرك
Related to: motional EMF, Lorentz force, magnetic field, conductor, velocity, generator, charge separation, induction.

السياق التاريخي

القوة الدافعة الكهربائية الحركية

1887
1888
1889
1890
1890
1895
1895
1885
1887
1889
1890
1890
1895
1895
1896

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.