当前位置: 首页 > 高中 > 理综 > 高中物理

高中物理电动势,物理E电动势的四个公式

  • 高中物理
  • 2025-10-19

高中物理电动势?综上所述,电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。它反映了电源内部非静电力的做功能力和转化能量的本领大小。在理解和应用电动势概念时,需要明确其定义、物理意义、单位以及与其他物理量(如静电力做功)的关系。那么,高中物理电动势?一起来了解一下吧。

高中物理必修4电子书

在高中物理的学习中,E=BLv和F=BIL是两个重要的公式,它们分别涉及动生电动势和安培力。理解这两个公式对于掌握电磁感应现象至关重要。对于E=BLv,当闭合回路中一部分导体切割磁感线时,会产生感应电流,即动生电动势。这里的E代表电动势,B是磁感应强度,L是导体棒的长度,v是导体棒相对于磁场的垂直速度。公式E=BLv适用于闭合回路中一部分导体切割磁感线的情况,它不仅适用于匀强磁场,也可在非匀强磁场中作为定性分析的工具。当导体各部分切割磁场的速率不同时,可以使用平均速率来求解。而对于F=BIL,这是通电导线在磁场中受到的安培力的计算公式。I是电流强度,L是导线垂直于磁感线的长度。F=ILBsinα,其中α是电流方向与磁场方向间的夹角。根据左手定则,可以判断安培力的方向。对于非匀强磁场中的电流,可以将其分解为许多段电流元,每段电流元处的磁场可视为匀强磁场,求得的安培力矢量相加即为整个电流受的力。当电流方向与磁场方向相同或相反时,即α=0或π时,电流不受磁场力作用;而当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大,即F=BIL。在电磁感应现象中,右手定则展示了载流导线如何产生一个磁场,而左手定则反映了带电粒子(或载流导线)在磁场中的受力情况。

电动势的表达式是什么

高中物理电动势公式是:E=W/q(E为电动势);E=U+Ir=IR+Ir(U为外电路电压,r电源内阻,R为外电路电阻集总参数)。

电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中,电动势常用E表示。单位是伏(V)。

电动势即电子运动的趋势,能够克服导体电阻对电流的阻力,使电荷在闭合的导体回路中流动的一种作用。

这种作用来源于相应的物理效应或化学效应,通常还伴随着能量的转换,因为电流在导体中(超导体除外)流动时要消耗能量,这个能量必须由产生电动势的能源补偿。

如果电动势只发生在导体回路的一部分区域中,就称这部分区域为电源区。电源区中也存在着电阻,称为电源的内阻。电源区之外部分导体回路中所消耗的能量,直接来源于导体中的电磁场,但是这时电磁场的能量仍然来自电源。

这种作用来源于相应的物理效应或化学效应,通常还伴随着能量的转换,因为电流在导体中(超导体除外)流动时要消耗能量,这个能量必须由产生电动势的能源补偿。

电动势与电势差的区别:

电动势与电势差(电压)是容易混淆的两个概念。电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功与电荷量的比值;而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值。

高中物理电动势和内阻计算题视频

高中物理《动生电动势E=BLV推导的四种方法》

一、由法拉第电磁感应定律推导

动生电动势的产生是由于磁场中导体运动导致磁通量的变化。当金属棒MN以恒定速度v向右运动时,经过时间Δt,闭合回路的磁通量变化量为:

Δφ = BLvΔt

根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E等于磁通量变化率,即:

E = Δφ / Δt = BLvΔt / Δt = BLv

因此,从法拉第电磁感应定律的角度,我们推导出了动生电动势E=BLv。

二、利用电动势的定义推导

电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。在金属棒MN运动的过程中,非静电力为洛伦兹力(沿MN棒上的分力)。洛伦兹力做正功,将机械能转化为电能。

设洛伦兹力做功为W,则:

W = BevL

其中,e为电子电荷量,B为磁感应强度,v为金属棒运动速度,L为金属棒长度。

根据电动势的定义,有:

E = W非 / e = BevL / e = BLv

因此,从电动势定义的角度,我们也推导出了动生电动势E=BLv。

图片展示:(图中展示了洛伦兹力做功将机械能转化为电能的过程)

三、由金属棒中自由电子受力平衡推导

金属棒内的自由电子随棒向右匀速运动,受到洛伦兹力的作用。

高中物理电动势的运用

高中物理《动生电动势E=BLV推导的四种方法》

动生电动势是电磁感应现象中的重要概念,其大小与磁场强度、导体长度及导体运动速度有关。以下是从磁通量变化、电动势的定义、自由电子的受力和运动以及功能关系等四个角度推导动生电动势E=BLv的详细过程。

方法一:由法拉第电磁感应定律推导

当金属棒MN以恒定速度v在匀强磁场B中向右运动时,会切割磁感线产生感应电动势。此时,闭合回路的磁通量会发生变化。

经过时间Δt,金属棒MN扫过的面积为LvΔt(L为导轨间距,v为金属棒运动速度,Δt为时间间隔)。

因此,闭合回路的磁通量变化量为Δφ = B × LvΔt = BLvΔt。

根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E等于磁通量变化率,即E = Δφ/Δt = BLvΔt/Δt = BLv。

方法二:利用电动势的定义推导

电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。在金属棒MN中,非静电力为洛伦兹力(沿MN棒上的分力)。

洛伦兹力对金属棒中的自由电子做功,使其从金属棒的一端移动到另一端,形成电流。

电动势是什么力做功

扩展:电路的总电流为I=(E1-E2)/(r1+r2)

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

从另一个角度来看:E1为电源,其路端电压为

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

可见,不管是从E1(电源)方面求Uab,还是从E2(用电器)方面求Uab,结果都相同。

总结:

1、两个电池顺向串联,总电动势相加;两个电池反向串联,总电动势相减。总内阻都是相加。

2、电源两端的路端电压U=E-Ir (E是电源的电动势,r是电源的内阻,I是流过电源的电流)

3、电池作为用电器时,路端电压U=E+Ir (E是这个“电池”的电动势,称为“反电动势”。r是电池的内阻,I是流过它的电流)

4、路端电压是从电池正极、负极之间的电压,不是负极、正极之间的电压。

以上就是高中物理电动势的全部内容,拉力做功的功率P外 = F外v = BILv。闭合电路消耗的总功率P电 = EI(E为电动势,I为电流)。根据能量守恒原理,P外 = P电。因此,E = BLv。综上所述,从磁通量变化、电动势的定义、自由电子的受力和运动以及功能关系等四个角度均可推导出动生电动势E=BLv。内容来源于互联网,信息真伪需自行辨别。如有侵权请联系删除。

猜你喜欢