Welche Kraft verursacht die induzierte EMF einer Schleife? Und der Unterschied zwischen einer Schleifen-EMK und einer Bewegungs-EMK?

Wenn eine Drahtschleife senkrecht zu einem sich ändernden Magnetfeld platziert wird, gibt es eine induzierte EMF, so dass der induzierte Strom in eine Richtung fließt, um ein entgegengesetztes Magnetfeld wie dieses einfache Diagramm zu erzeugen:

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Während ein Stab (oder Draht), der sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld bewegt, einer Magnetkraft ausgesetzt ist, die die positiven Ladungen nach oben drückt, um eine EMF wie in diesem Diagramm zu erzeugen:

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Fragen:

1) Der Stab hat aufgrund seiner Bewegung eine magnetische Kraft B das die induzierte EMF verursacht, gibt es für ein sich änderndes Magnetfeld senkrecht zu einer Schleife (wie im ersten Diagramm) auch eine magnetische Kraft, die die induzierte EMF erzeugt? Wenn nicht, welche Kraft(en) verursacht/verursachen die induzierte EMF?

2) Wie erhöht die Bewegungs-EMK eines Stabs durch Erhöhen der Geschwindigkeit die induzierte EMF? Der Ausdruck ϵ = − v B L ist einfach, aber sich das vorzustellen, ist verwirrend. Indem Sie mehr Gebühren haben? Für ein stärkeres E-Feld?

3) Wenn sich der Stab in einem ungleichmäßigen Magnetfeld bewegt, wird dies als veränderliches B-Feld betrachtet? Ist die Formel für Bewegungs-EMK gültig? Mein Ansatz ist das Rechnen B an bestimmten Punkten von X und verwende die Formel. Ist das gültig?

4) Dies bezieht sich auf die erste Frage, für dieses Diagramm:

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Eine Schleife, die sich in einer Uniform bewegt B , hat eine induzierte EMF = 0, da sich die EMF auf jeder Seite des Drahtes wie folgt aufheben:

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Sie sind auch in Reihe geschaltet, für mich ist es einfacher, sich diese Drähte als Batteriequellen vorzustellen, die alle das gleiche Potenzial haben und sich gegenüberstehen. Warum ist dies nicht dem ersten Diagramm einer Variation ähnlich B ⊥ ? Die rechteckige Schleife, die sich in einem Magnetfeld bewegt, hat eine EMF von Null, während eine Schleife in einem sich ändernden Magnetfeld eine EMF ungleich Null hat. Warum heben sich die Seiten nicht auf?

@Lelouch Ich habe eine Frage zum selben Thema gestellt ( physics.stackexchange.com/questions/525498/… ). Würde

Antworten (1)

  1. Der Fall eines bewegten Leiters und eines stationären Leiters ist grundlegend anders. Wenn der Leiter stationär ist, erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld überall im Raum ein elektrisches Feld, dessen Kräuselung entlang einer Schleife, die das sich ändernde Magnetfeld umschließt, nicht Null ist, gegeben durch ∇ × E = − ∂ B ∂ T . Unter Verwendung des Stokes-Gesetzes finden wir leicht, dass die EMK die Änderungsrate des Flusses durch die Schleife ist. HINWEIS: Es ist das im Weltraum erzeugte elektrische Feld, das die Ursache für EMK (in diesem Fall) ist, nicht für irgendeine Kraft.

  1. Die EMK über einem Leiter mit offenem Ende (angenommen, die Enden sind A und B) ist NUR auf das konservative elektrostatische Feld zurückzuführen, das durch die getrennten Ladungen aufgrund der Magnetkraft erzeugt wird, die durch das Integral des elektrostatischen Felds über die Länge des Leiters gegeben ist für A nach B: E = − ∫ E S ⋅ D l . Wenn der Leiter schneller wird, wird aufgrund der größeren Magnetkraft eine größere Ladung an den Enden abgelagert, was zu einer größeren Stärke des elektrostatischen Felds führt ( E S ) über den Leiter, was wiederum sein Integral über die Länge erhöht (was natürlich die EMK ist!).

  2. Wieder nehmen wir für einen Leiter mit offenem Ende das elektrostatische Feld, das ist Q v B / Q = v B . Einsetzen in die Formel und Integrieren, E = − v B L . Die Formel bleibt also gültig.

  3. Sie verwirren wieder das nicht-konservative elektrische Feld E mit dem konservativen elektrostatischen Feld ( E S ). Wenn der Stromkreis geschlossen ist, ist die EMK: E = − ∫ E ⋅ D l , Wo E ist das Gesamtfeld (sowohl elektrisch als auch elektrostatisch über die gesamte Schleife). Der elektrostatische Anteil ist offensichtlich über die gesamte Schleife Null (weil er konservativ ist), aber das elektrische Feld ist durch die Maxwell-Gleichung gegeben: ∇ × E = − ∂ B ∂ T . Für konstant B , ∇ × E = 0 , was nach dem Stokes-Gesetz vorschlägt, dass sein Integral um die Schleife ebenfalls Null ist und eine EMK von Null erzeugt. Bei veränderlichem Magnetfeld verschwindet das Integral des elektrostatischen Feldes aber trotzdem ∇ × E ist nicht null, was die EMK im Integral ungleich null macht. Elektrostatisches Feld nicht in EMK in einen geschlossenen Stromkreis einbringen. Du wirst dich verwirren.

Bitte formatieren Sie Ihre Ausdrücke mit MathJax. Dies ist eine MathJax-fähige Seite; Wenn Sie Hilfe benötigen, lesen Sie Folgendes: MathJax Basic Tutorial and Quick Reference .
Ok werde ich auf jeden Fall.
@Lelouch Danke! Jetzt verstand ich den Unterschied zwischen einem elektrostatischen E-Feld (EsEs) wie dem Draht (oder der Schleife), der sich in einem sich nicht ändernden BB bewegt, und einem nicht konservativen elektrischen Feld (EE) von einem sich ändernden BB. Ich habe den Beitrag mit ein paar weiteren Fragen bearbeitet, könnten Sie bitte darauf antworten?
Welche Kraft verursacht die induzierte EMF einer Schleife? Und der Unterschied zwischen einer Schleifen-EMK und einer Bewegungs-EMK?
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