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运动电动势

1890
  • Hendrik Lorentz
展示电学和磁学中运动电动势的同极性发电机。

(图片仅供参考)

动能 电磁场 当导体在磁场中运动时,就会产生磁场。磁场的分量 洛伦兹力,[latex]mathbf{F} = q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex],作用于导体内的电荷载流子,使它们移动并产生电荷分离。这种分离建立了电场和电势差。由此产生的电动势由线积分 [latex]mathcal{E} = oint (mathbf{v} times mathbf{B}) cdot dmathbf{l}[/latex] 给出。

动能 电磁场 is a direct consequence of the 洛伦兹力 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].

电荷所处的有效电场 [latex]mathbf{E}_{eff} = mathbf{v} times mathbf{B}[/latex] 是一个非保守场,它驱动电流。电动势 (EMF) 是该有效场沿导体长度方向对单位电荷所做的功的积分。对于长度为 [latex]L[/latex] 的直导线,当其垂直于均匀电场 [latex]B[/latex] 运动时,电动势可简化为 [latex]mathcal{E} = BLv[/latex]。虽然动生电动势可以看作是法拉第电磁感应定律(从磁通量变化的角度来看)的一个特例,但洛伦兹力视角则提供了对电荷分离和由此产生的电压机制的更微观的解释。

UNESCO Nomenclature: 2205
- 电与磁

类型

物理现象

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 迈克尔·法拉第发现电磁感应
  • 詹姆斯-克拉克-麦克斯韦的电磁学方程
  • JJ Thomson 发现电子

应用程序

  • 同极发电机
  • 电磁炮
  • 磁流体动力(mhd)发电机
  • 涡流 刹车
  • 太空中的电动力系绳

专利:

NA

潜在创新理念

  • 利用与行星磁场相互作用的电动力系绳进行航天器推进
  • power generation from ocean currents moving conductive seawater through earth’s magnetic field
  • self-powered 医疗植入物 that generate power from blood flow through an applied magnetic field
  • 利用磁铁相对于线圈振动的振动能量收集器
  • 用于工业管道中导电流体的非接触式流量计
  • 用于太空发射的超高速射弹发射器(电磁炮)
  • 用于静音潜艇推进的磁流体力学系统
  • 基于移动导电流体中产生的电动势的高 g 传感器
相关术语:动生电动势、洛伦兹力、磁场、导体、速度、发电机、电荷分离、感应。

历史背景

运动电动势

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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