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高二牲,刚学到导体在磁场中做切割磁感线运动产生电流,现在有疑问

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电流的产生是由于带电粒子的定向运动,但是个人认为切割磁感线运动并没有使电荷定向移动,在个人脑海中,假想一个直导体,沿垂直磁感线方向运动,即便电荷因此产生移动,因为力的方向垂直于导体所做的运动也应当垂直于导体,但他又不能直接从导体内部穿过表面到达外部,而后lz在网上查询后知晓了导体在磁场中运动生电的原因是磁通量的变化,但并未理解楞次定律中电流的出现是为了抵消磁通量变化一事(我是废物),在我看来,电流的决定式I=nevs,那么没有单位时间内通过的电荷,电流就不应当出现。能否有大佬为我答疑解惑


IP属地:黑龙江来自Android客户端1楼2024-11-18 23:07回复
    刚才和家里老头讨论了一下,磁通量是磁能的一种提现吗?


    IP属地:黑龙江来自Android客户端2楼2024-11-19 00:12
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      导体切割磁感线 微观上是 导体内部的电子在洛伦兹力的作用下定向移动 即洛伦兹力这时做正功 只不过之后又做负功 使总功为0罢了 宏观上就是楞次定律的特殊情况 即右手定则


      IP属地:山西来自Android客户端3楼2024-11-19 00:23
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        lz的立体模型的三个方向没搞清楚,垂直于v的方向是一个面。实际有效的切割方向是即垂直于B,也垂直于导线的(否则导线的“有效切割长度”是0,我讨厌这个感觉变麻烦了的教辅中的说法),这导致电子所受的安培力方向必然是沿导线方向的,所以电子会定向移动。在边界处被约束在导线内部就能形成有效的导体方向电流。
        我倒是想到了更有趣的,导体足够大就是在非边界部分形成涡流了,只是没代数据算过不知道多大的导体才塞得下完整的圆


        IP属地:广东来自Android客户端4楼2024-11-19 02:26
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          你的想法也没错,把导体中的电荷想象成一些带正电的小球在管道内静止(尽管不正确但便于想象),你移动导体的时候小球运动,受到洛伦兹力,其沿着导线的分量导致了电流产生
          磁通量的说法更加触及本质一点,因为这个说法更符合麦克斯韦方程,当磁场随时间变化时,会形成一个特殊电场,这个电场是一个换路,因此会出现“电流环”;楞次定律则是单纯告诉你如何判断方向,是从实际现象中总结来的规律,当然,在麦克斯韦方程里也天然包含了方向信息,所以说麦克斯韦方程其实是电磁场最重要的方程,它定量地描述了一系列定律表达的各种内容(当然,这个方程也正是在对这些规律进行汇总之后总结出来的结论)


          IP属地:浙江来自Android客户端5楼2024-11-19 14:57
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            每两次碰撞间,平行于导线的洛伦兹力分力先做负功后就正功,垂直于导线方向的洛伦兹力先做正功后就负功。安培力的做功过程其实是缘于电子碰撞边界碰撞阶段对导线的冲力。如果导线动了那安培力就做功了


            IP属地:广东来自Android客户端6楼2024-11-19 17:41
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              1.关于切割磁感线时电荷的定向移动
              - 当导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中的自由电子(以金属导体为例)会受到洛伦兹力的作用。根据左手定则,洛伦兹力的方向是垂直于导体的运动方向和磁场方向所确定的平面的。对于导体内部的自由电子,它们会在洛伦兹力的驱动下沿着导体的方向定向移动。
              - 可以把导体想象成一个“管道”,电子虽然不能离开导体跑到外面去,但它们可以在导体内部这个“管道”里定向移动。就好像在一个封闭的管道中有很多小珠子(代表电子),当受到一个侧向的力(类比洛伦兹力)时,小珠子会在管道内沿着管道的方向移动。
              2.楞次定律中电流的出现是为了抵消磁通量变化的理解
              - 楞次定律是能量守恒的一种体现。当磁通量发生变化时,会产生感应电流。这个感应电流产生的磁场方向总是阻碍原磁场的磁通量变化。
              - 例如,当一个线圈中的磁通量增加时,根据楞次定律,感应电流产生的磁场方向会与原磁场方向相反,以试图减小磁通量的增加。从能量的角度看,如果感应电流的磁场不是阻碍磁通量变化,而是促进磁通量变化,那么就会出现一种“永动机”的情况,比如磁通量增加会导致感应电流产生一个磁场,这个磁场又会进一步增加磁通量,这样就会无端地产生能量,这是违背能量守恒定律的。
              - 从本质上来说,感应电流的产生是为了维持系统的电磁状态平衡。就好像在一个物理系统中,当有一个外部因素(磁通量变化)试图打破平衡时,系统会产生一个“反作用力”(感应电流及其磁场)来抵抗这种变化。
              3.关于电流决定式I = nevs和感应电流的产生
              - 感应电流的产生是瞬间的。当磁通量开始变化的瞬间,导体中的自由电子就会受到洛伦兹力或者感生电场力(在不同的电磁感应情况中起作用的力不同)而开始定向移动。一旦有了电荷的定向移动,就会有电流产生。
              - 按照电流的定义I=\frac{q}{t},在感应电流的情况下,当磁通量变化引起电荷定向移动时,单位时间内通过导体横截面的电荷就构成了感应电流。在微观层面,I = nevs这个式子是用来描述在已经有电荷定向移动的情况下,电流强度与电子密度n、电子电荷量e、电子定向移动速度v以及导体横截面积s之间的关系。在电磁感应刚开始时,磁通量变化使得电子获得定向移动的动力,随后就可以用I = nevs来进一步分析电流的大小等相关性质。


              IP属地:河北来自Android客户端7楼2024-11-20 01:19
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