相对论感应电动势及其在参考系变换下的计算

本文考察相对论情况下动生、感生电动势之间的相对性.分析不同参考系总感应电动势数值改变的原因.给出参考系变换下计算总感应电动势的普遍公式.计算了无线长直导线电流外运动矩形及圆形线圈的感应电动势.最后指出运动观者测出的总感应电动势等于静止观者不同时刻在导体不同位置测量电动势的总和.     

关于动生电动势起源的讨论

法拉第电磁感应定律统一描写了两种不同的物理现象：(1)曲面内磁通变化在构成曲面边界的闭合曲线上存在感应电动势；(2)在磁场中运动的曲线上存在动生电动势。虽然都知道这两个现象背后的基本规律均为麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式，但是对现象(2)有不同的解释。本文从电荷轨道约束的角度讨论动生电动势的意义。对运动电荷的轨道进行约束需要对电荷施加一定的约束力。若预定轨道依赖于时间，约束力会对电荷作功，从而导致动生电动势，磁场在其中起着传递约束力的作用。我们通常不知道约束力的准确表达式。动生电动势的主要用处是让我们在分析电荷沿预定轨道运动的能量变化时无需求助于约束力，而这严格来说仅适用于准静态过程。电动势概念从准静态过程到迅变过程的推广并不唯一。本文把电动势一般地定义为：在单位正电荷瞬间走过某预定轨道的虚过程中外界对该电荷所作的虚功。这个定义同时适用于感应电动势和动生电动势，预定轨道曲线可以具有任意形状(开或闭合)并随时间变化。     

动生电动势和感生电动势的特殊相对论关系

电磁感应电动势分动生电动势和感生电动势两种。当闭合线圈与某一稳定磁场作相对运动时,在线圈中会感应出电动势。与磁场相对静止的观察者认为,这电动势是动生电动势;与线圈相对静止的观察者则认为,这电动势是感生电动势。这样的动生电动势和感生电动势在数值上是否相等?如果我们另选一个参考系,使得磁场和线圈都相对于它运动,那末,在线圈中将同时具有动生电动势和感生电动势,总电动势的数值与什么有关?动生电动势和感生电动势是相对的还是独立的?这些问题将在下面分别加以研究。 一、设坐标系S相对于磁体静止,任意形状的闭合线圈在磁场中…     

动生电动势的几何意义

根据动生电动势中包含的矢量混合积,分析动生电动势的几何意义.在此基础上,对导体在磁场中运动产生的动生电动势用动生电动势的定义和求体积的方法进行求解,并从几何意义上对导体在磁场中运动时不产生动生电动势的情况进行说明.     

关于感生电动势和动生电动势问题的讨论

一引言 常见的一些普物教材[1]中,在介绍法拉第电磁感应定律时,大都是按照磁通量变化的原因不同分成两种情形,一种是磁场不随时间变化,在运动导体内产生的动生电动势,引起它的非静电力是作用于运动电荷上的磁力.写成公式式中v为导体回路c的运动速度,B为磁感应强度矢量;另一种是导体不动,因磁场随时间变化而产生的感生电动势,引起它的非静电力是涡旋电场力.写成公式式中E旋是涡旋电场强度矢量,S为闭合回路c包围的面积. 试问:引起磁通量变化的两个因素同时存在时,产生的总感应电动势是上述两种电动势之和呢,还是存在二者之间的相互影响? 二…     

Sen时空中的陀螺进动效应

采用Frenet-Serret形式研究了Sen时空中的陀螺进动效应,得出了沿圆轨迹以任意常数角速 度运动的轨道陀螺进动的一般公式,当陀螺在赤道平面上沿短程线运动时,由一般公式出发 可得到精确的轨道周期进动角公式.作为特例,研究了静态dilaton时空中的陀螺进动效应. 将所得结果分别与Kerr-Newman和Reissner-Nordstrm时空中的情形相比较,发现dilaton 耦合使陀螺进动速率减慢,轨道周期进动角减小. 关键词： Sen时空 Frenet-Serret标架 Fermi-Walker移动     

感生电场与动生电场的等效性探究

本文认为在感生电场的情况下,磁场的强弱变化可以引起磁场自身的横向运动,使得线圈中电子相对于磁场发生运动,从而等效为一个动生电场,受到洛伦兹力的作用.借助磁感线模拟磁场的运动方式,得到圆形回路中任意一点与磁场相对运动速度的表达式,进而推得该＂等效动生电场＂中的洛伦兹力.以螺线管为例,验证该方法可以解释感生电场所满足的规律.将感生电场与动生电场的产生原因统一为导体中电子与磁场的相对运动,相应电动势的非静电力统一为洛伦兹力.     

任意形状磁场区域感生电动势的研究

讨论任意形状磁场区域所产生的感生电动势的计算方法.首先讨论有限长直导线的情况.然后以圆形、矩形和三角形磁场区域为例来计算,结果表明不同形状的磁场区域对相同长度直导线所产生的感生电动势也不相同.其次研究了磁场对无限长直导线所产生的感生电动势.证明了磁场对无限长直导线所产生的感生电动势仅仅依赖磁场区域的面积大小而与磁场区域的具体形状和导线到磁场的距离等因素无关.     

动生电动势与感生电动势的统一

利用相对论质能关系、不同参考系中电磁场的变换关系和牛顿第二定律,先研究了一般的电源电动势在不同参考系之间的变换,再推导出相对论中的感生电动势和动生电动势公式,从而使它们达到了定量的统一.     

谈动生电动势的非静电力问题

如图,放在匀强磁场B中的导体棒ab无摩擦地向右做匀速切割磁感线运动(金属框架及ab棒的电阻均忽略不计),在ab棒中产生了稳定的动生电动势,此电动势的非静电力就是导体内部自由电子受到的洛伦兹力,洛伦兹力做功将机械能转化为电能,而动生电动势就等于洛伦兹力推动单位电荷(在这里     

引入势函数计算刚性导线在均匀磁场中绕定轴转动时的动生电动势

利用洛伦兹力沿径向的保守性引入势函数方便地计算刚性导线在均匀磁场中绕定轴转动时的动生电动势．     

浅谈运动磁场中导体棒电动势的产生

当磁场运动而导体棒不动时,产生电动势的原因并不是洛伦兹力的作用,而是电场力.从这个意义上讲,把电磁感应电动势分为感生和动生只有相对意义.     

洛伦兹力做功假象

针对类似产生动生电动势的两类题型,对题中小球(粒子)的受力、运动、做功等进行分析,论证洛伦兹力不做功,以解决学习过程中的困扰.同时,通过对例题的分析,从侧面给大家展示"磁场不动金属棒切割"、"金属棒不动磁场运动"这两个不同情况下动生电动势产生的原理.     

回路作一般运动时的磁通量变化率推导及其应用

推导了刚性回路同时作平动和转动的情况下,回路面的磁通量变化率公式,从较普遍的情况证明,由电磁感应定律和由洛伦兹力得到的动生电动势相等.并将公式应用于载流回路和感应电流所受的磁力(矩)分析,为电磁学基本问题的研究提供理论依据.     

曲折导体的动生电动势计算

通过大学物理教学中关于曲折导体的动生电动势计算的教学实例,运用两种方法进行计算,结果发现曲线段垂直切割磁感线的动生电动势即为封闭直线段垂直切割磁感线的动生电动势,利用右手定则得到动生电动势方向.其物理思想是化曲为直,物理原理是叠加原理,结合高考物理与物理竞赛,此方法表现出方便快捷.     

动生电动势电流与感应电流比较分析

当导体切割磁感线时产生干一个电动势大小为E=BLV,无论导体是否闭合,只要速度v发生变化导体两端就有电荷的定向移动叫做动生电动势电流.产生感应电流的条件是闭合电路磁通量变化,二者相比较为什么一般情况可以忽略这个动生电动势电流?本文将进行讨论分析.     

关于动生电动势和感生电动势的讨论

通过两道例题对动生电动势的概念, 以及对电磁感应定律、 动生电动势和感生电动势的等效性进行了 讨论     

电磁感应中的“佯谬”与电磁感应定律的表述

一、电磁感应定律的两种 表述形式 当一固定导体回路内磁通量发生变化时,回路中将产生感生电动势 固定感是变化磁场激发的感应电场产生的。 另一方面,当导体切割磁通时,运动导体中的电子将受洛仑力 F=(v× B),而在导体中产生动生电动势 稳定 因此当B随时间而变,而导体回路整体或部分又因运动而切割磁通时,回路中的总电动势为 感+6动= (1)式应是电磁感应定律的普遍表述,概念很清晰,但是许多书却宁愿把牛曼(1845年)导出的公式作为电磁感应定律的普遍表述,大概是这一表述形式简洁,符合物理学家把电磁感应现象作统一表述的要求,一些书还从(2)…     

谈谈感生电动势和动生电动势的相对性

有的书认为“……把感应电动势分成感生和动生的两种,这种分法在一定程度上只有相对意义。……”实际上这是感应电动势的相对性问题。我们知道由于运动的相对性,对于同一电磁现象的描述,因为所选用的参照系不同,而得到不同的电磁场量,这本来是电磁场量相对性的具体表现。那末对于描述处于磁场中的导体,因电磁感应而产生电动势这个问题是否同样具有相对性呢?应该说也是有相对性的。但是既然我们已经确定了有感生和动生的两种感应电动势,这就表明我们在描述感应电动势时,必须选择确定的参照系,比如我们描述动生电动势有赖于洛仑芘力,而洛仑芘…     

几种电动势的分析

电动势是一个既重要又抽象的物理量，教材中有四处论述到它，即电池的电动势，导体切割磁感线运动产生的动生电动势和磁通量变化所产生的感生电动势，以及自感电动势，本文就上述四种电动势进行具体分析。