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高中物理電動(dòng)勢(shì),物理E電動(dòng)勢(shì)的四個(gè)公式

  • 高中物理
  • 2025-10-19

高中物理電動(dòng)勢(shì)?綜上所述,電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。它反映了電源內(nèi)部非靜電力的做功能力和轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)大小。在理解和應(yīng)用電動(dòng)勢(shì)概念時(shí),需要明確其定義、物理意義、單位以及與其他物理量(如靜電力做功)的關(guān)系。那么,高中物理電動(dòng)勢(shì)?一起來(lái)了解一下吧。

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在高中物理的學(xué)習(xí)中,E=BLv和F=BIL是兩個(gè)重要的公式,它們分別涉及動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和安培力。理解這兩個(gè)公式對(duì)于掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象至關(guān)重要。對(duì)于E=BLv,當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,即動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。這里的E代表電動(dòng)勢(shì),B是磁感應(yīng)強(qiáng)度,L是導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度,v是導(dǎo)體棒相對(duì)于磁場(chǎng)的垂直速度。公式E=BLv適用于閉合回路中一部分導(dǎo)體切割磁感線的情況,它不僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng),也可在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作為定性分析的工具。當(dāng)導(dǎo)體各部分切割磁場(chǎng)的速率不同時(shí),可以使用平均速率來(lái)求解。而對(duì)于F=BIL,這是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力的計(jì)算公式。I是電流強(qiáng)度,L是導(dǎo)線垂直于磁感線的長(zhǎng)度。F=ILBsinα,其中α是電流方向與磁場(chǎng)方向間的夾角。根據(jù)左手定則,可以判斷安培力的方向。對(duì)于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的電流,可以將其分解為許多段電流元,每段電流元處的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),求得的安培力矢量相加即為整個(gè)電流受的力。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向相同或相反時(shí),即α=0或π時(shí),電流不受磁場(chǎng)力作用;而當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),電流受的安培力最大,即F=BIL。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,右手定則展示了載流導(dǎo)線如何產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng),而左手定則反映了帶電粒子(或載流導(dǎo)線)在磁場(chǎng)中的受力情況。

電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式是什么

高中物理電動(dòng)勢(shì)公式是:E=W/q(E為電動(dòng)勢(shì));E=U+Ir=IR+Ir(U為外電路電壓,r電源內(nèi)阻,R為外電路電阻集總參數(shù))。

電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓。在電路中,電動(dòng)勢(shì)常用E表示。單位是伏(V)。

電動(dòng)勢(shì)即電子運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),能夠克服導(dǎo)體電阻對(duì)電流的阻力,使電荷在閉合的導(dǎo)體回路中流動(dòng)的一種作用。

這種作用來(lái)源于相應(yīng)的物理效應(yīng)或化學(xué)效應(yīng),通常還伴隨著能量的轉(zhuǎn)換,因?yàn)殡娏髟趯?dǎo)體中(超導(dǎo)體除外)流動(dòng)時(shí)要消耗能量,這個(gè)能量必須由產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的能源補(bǔ)償。

如果電動(dòng)勢(shì)只發(fā)生在導(dǎo)體回路的一部分區(qū)域中,就稱這部分區(qū)域?yàn)殡娫磪^(qū)。電源區(qū)中也存在著電阻,稱為電源的內(nèi)阻。電源區(qū)之外部分導(dǎo)體回路中所消耗的能量,直接來(lái)源于導(dǎo)體中的電磁場(chǎng),但是這時(shí)電磁場(chǎng)的能量仍然來(lái)自電源。

這種作用來(lái)源于相應(yīng)的物理效應(yīng)或化學(xué)效應(yīng),通常還伴隨著能量的轉(zhuǎn)換,因?yàn)殡娏髟趯?dǎo)體中(超導(dǎo)體除外)流動(dòng)時(shí)要消耗能量,這個(gè)能量必須由產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的能源補(bǔ)償。

電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別:

電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差(電壓)是容易混淆的兩個(gè)概念。電動(dòng)勢(shì)是表示非靜電力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功與電荷量的比值;而電勢(shì)差則表示靜電力把單位正電荷從電場(chǎng)中的某一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功與電荷量的比值。

高中物理電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻計(jì)算題視頻

高中物理《動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLV推導(dǎo)的四種方法》

一、由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生是由于磁場(chǎng)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致磁通量的變化。當(dāng)金屬棒MN以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt,閉合回路的磁通量變化量為:

Δφ = BLvΔt

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E等于磁通量變化率,即:

E = Δφ / Δt = BLvΔt / Δt = BLv

因此,從法拉第電磁感應(yīng)定律的角度,我們推導(dǎo)出了動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv。

二、利用電動(dòng)勢(shì)的定義推導(dǎo)

電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。在金屬棒MN運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,非靜電力為洛倫茲力(沿MN棒上的分力)。洛倫茲力做正功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

設(shè)洛倫茲力做功為W,則:

W = BevL

其中,e為電子電荷量,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度,L為金屬棒長(zhǎng)度。

根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義,有:

E = W非 / e = BevL / e = BLv

因此,從電動(dòng)勢(shì)定義的角度,我們也推導(dǎo)出了動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv。

圖片展示:(圖中展示了洛倫茲力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程)

三、由金屬棒中自由電子受力平衡推導(dǎo)

金屬棒內(nèi)的自由電子隨棒向右勻速運(yùn)動(dòng),受到洛倫茲力的作用。

高中物理電動(dòng)勢(shì)的運(yùn)用

高中物理《動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLV推導(dǎo)的四種方法》

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的重要概念,其大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度、導(dǎo)體長(zhǎng)度及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。以下是從磁通量變化、電動(dòng)勢(shì)的定義、自由電子的受力和運(yùn)動(dòng)以及功能關(guān)系等四個(gè)角度推導(dǎo)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv的詳細(xì)過(guò)程。

方法一:由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)

當(dāng)金屬棒MN以恒定速度v在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中向右運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此時(shí),閉合回路的磁通量會(huì)發(fā)生變化。

經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt,金屬棒MN掃過(guò)的面積為L(zhǎng)vΔt(L為導(dǎo)軌間距,v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度,Δt為時(shí)間間隔)。

因此,閉合回路的磁通量變化量為Δφ = B × LvΔt = BLvΔt。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E等于磁通量變化率,即E = Δφ/Δt = BLvΔt/Δt = BLv。

方法二:利用電動(dòng)勢(shì)的定義推導(dǎo)

電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。在金屬棒MN中,非靜電力為洛倫茲力(沿MN棒上的分力)。

洛倫茲力對(duì)金屬棒中的自由電子做功,使其從金屬棒的一端移動(dòng)到另一端,形成電流。

電動(dòng)勢(shì)是什么力做功

擴(kuò)展:電路的總電流為I=(E1-E2)/(r1+r2)

得Uab=E2+Ir2=E2+(E1-E2)r2/(r1+r2)=(E1r2+E2r1)/(r1+r2)

從另一個(gè)角度來(lái)看:E1為電源,其路端電壓為

Uab=E1-Ir1=E1-(E1-E2)r1/(r1+r2)=(E1r2+E2r1)/(r1+r2)

可見,不管是從E1(電源)方面求Uab,還是從E2(用電器)方面求Uab,結(jié)果都相同。

總結(jié):

1、兩個(gè)電池順向串聯(lián),總電動(dòng)勢(shì)相加;兩個(gè)電池反向串聯(lián),總電動(dòng)勢(shì)相減??們?nèi)阻都是相加。

2、電源兩端的路端電壓U=E-Ir (E是電源的電動(dòng)勢(shì),r是電源的內(nèi)阻,I是流過(guò)電源的電流)

3、電池作為用電器時(shí),路端電壓U=E+Ir (E是這個(gè)“電池”的電動(dòng)勢(shì),稱為“反電動(dòng)勢(shì)”。r是電池的內(nèi)阻,I是流過(guò)它的電流)

4、路端電壓是從電池正極、負(fù)極之間的電壓,不是負(fù)極、正極之間的電壓。

以上就是高中物理電動(dòng)勢(shì)的全部?jī)?nèi)容,拉力做功的功率P外 = F外v = BILv。閉合電路消耗的總功率P電 = EI(E為電動(dòng)勢(shì),I為電流)。根據(jù)能量守恒原理,P外 = P電。因此,E = BLv。綜上所述,從磁通量變化、電動(dòng)勢(shì)的定義、自由電子的受力和運(yùn)動(dòng)以及功能關(guān)系等四個(gè)角度均可推導(dǎo)出動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv。內(nèi)容來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng),信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。

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