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» 运动电动势

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。

动生电动势是洛伦兹力作用于导体内部相对于磁场运动的移动电荷的直接结果。当导体以速度 v 在磁场 B 中运动时,其内部的自由电荷(电子)会受到磁力 Fm = q(v × B)。该力垂直于速度和磁场方向,导致电荷聚集在导体的一端,而另一端则带净正电荷。这种电荷分离会产生一个内部静电场 Ee,该静电场会阻碍电荷的进一步迁移。当静电力 [latex]mathbf{F}_e = qmathbf{E}_e[/latex] 与磁力完全平衡时,即 [latex]qmathbf{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
  • 涡流制动器
  • 太空中的电动力系绳

专利:

NA

潜在创新理念

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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
1890
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)

相关发明、创新和技术原理

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