Maison » Force électromotrice motrice

Force électromotrice motrice

1890
  • Hendrik Lorentz
Générateur homopolaire démontrant la force électromotrice en électricité et magnétisme.

(generate image for illustration only)

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

Taper

Physical Phenomenon

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Michael Faraday’s discovery of electromagnetic induction
  • James Clerk Maxwell’s equations of electromagnetism
  • Découverte de l'électron par JJ Thomson

Applications

  • générateurs homopolaires
  • canons à rails
  • générateurs magnétohydrodynamiques (MHD)
  • freins à courants de Foucault
  • câbles électrodynamiques dans l'espace

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

!niveaux !!! Adhésion obligatoire

Vous devez être membre de l'association pour accéder à ce contenu.

S’inscrire maintenant

Vous êtes déjà membre ? Connectez-vous ici
Related to: motional EMF, Lorentz force, magnetic field, conductor, velocity, generator, charge separation, induction.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

DISPONIBLE POUR DE NOUVEAUX DÉFIS
Ingénieur mécanique, chef de projet, ingénierie des procédés ou R&D
Développement de produits efficace

Disponible pour un nouveau défi dans un court délai.
Contactez-moi sur LinkedIn
Intégration électronique métal-plastique, Conception à coût réduit, BPF, Ergonomie, Appareils et consommables de volume moyen à élevé, Production allégée, Secteurs réglementés, CE et FDA, CAO, Solidworks, Lean Sigma Black Belt, ISO 13485 médical

Nous recherchons un nouveau sponsor

 

Votre entreprise ou institution est dans le domaine de la technique, de la science ou de la recherche ?
> envoyez-nous un message <

Recevez tous les nouveaux articles
Gratuit, pas de spam, email non distribué ni revendu

ou vous pouvez obtenir votre adhésion complète - gratuitement - pour accéder à tout le contenu restreint >ici<

Contexte historique

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

Retour en haut

Vous aimerez peut-être aussi