MOTOROLA 0001AF02A40B
将一根直导线AB至于磁场中,并将该导线与测量电流的电流表相连(如右图),当导线AB从左向右与磁场作相对运动时,导线切割了磁力线,在AB导线中产生感应电动势,由于这是闭合电路,此电动势在回路中产生感应电流。所以电流表读数出现偏转。同时:如果导线AB从右向左运动,回路中也有感应电流,但电流表指针偏转方向会与前一种情况相反。但当导线AB平行于磁力线方向作上、下运动时,电流表的指针不会偏转。
此实验表明:只要导体切割磁力线,就有感应电动势产生。
感应电动势方向(或感应电流方向)与磁场方向、导体运动方向都有关系,他们之间的相互关系可用右手定则确定。
感应电动势公式
实验还证明,在均匀磁场中,导线做作其他歌磁力线运动而产生的感应电动势的大小与磁感应强度B、导线长度L、导体运动的速度V、导体运动方向与磁场方向之间的夹角θ(念西塔)的正弦有关。其数据额表达式为:

上述公式中各符号代表的意思分别是:
B:表示均匀磁场的磁感应强度,单位(T、特)
L:导体长度,单位(m、米)
θ:磁场方向与导体运动方向之间的夹角,单位(°、度)
E:导体两端的感应电动势,单位(V、伏)
由上面的公式可知:当θ=90°是,此时E=BLV为***大值,而当θ=0°时,即导体沿着磁力线方向运动时,导体中感应电动势为零。
感应电动势的大小计算公式
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}
2)E=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)}
3)Em=nBSω(交流发电机***大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
感应电动势方向:右手定则

上面讲到用右手定则来确定感应电动势方向与磁场、导体方向之间的关系,而之前我们也学过一个右手定则,叫做安倍右手定则(也叫右手螺旋定则),他们之间在理解上是有一点差别。
此右手定则操作方法如右图所示:伸开右手,让磁力线垂直穿过掌心,使大拇指指向导体切割磁力线的运动方向,其余四指指向就表示感应电动势方向。如果电路时闭合的,它也是感应电流的方向(应注意的是,伸开右手后,大拇指应与其他四指在同一平面内,并相互垂直)。
发电机就是根据这一原理工作的,所以以前这个右手定则又称为“发电机定则”。
功率包括电功率、机械功率。电功率又包括直流电功率、交流电功率和射频功率;交流功率又包括正弦电路功率和非正弦电路功率;机械功率又包括线位移功率和角位移功率,角位移功率常见于电机输出功率;电功率还可分为瞬时功率、平均功率(有功功率)、无功功率、视在功率。在电学中,不加特殊声明时,功率均值有功功率。在非正弦电路中,无功功率又可分为位移无功功率,畸变无功功率,两者的方和根称为广义无功功率。
本文列出了上述所有功率计算公式,文中p(t)指瞬时功率。u(t)、i(t)指瞬时电压和瞬时电流。U、I指电压、电流有效值,P指平均功率。
1、普遍适用的功率计算公式
在电学中,下述瞬时功率计算公式普遍适用
p(t)=u(t)i(t)(1)
在力学中,下述瞬时功率计算公式普遍适用
p(t)=F(t)v(t)(2)
在电学和力学中,下述平均功率计算公式普遍适用
P=W/T(3)
W为时间T内做的功。
在电学中,上述平均功率P也称有功功率,P=W/T作为有功功率计算公式普遍适用。
在电学中,公式(3)还可用下述积分方式表示

其中,T为周期交流电信号的周期、或直流电的任意一段时间、或非周期交流电的任意一段时间。电学中,公式(3)和(4)的物理意义完全相同。
电学中,下述视在功率计算公式普遍适用:
S=UI
2、直流电功率计算公式
P=UI
P=U2/R
P=I2R
3、正弦交流电功率计算公式
无功功率计算公式:
Q=UIsinφ
有功功率计算公式:
P=UIcosφ
正弦电流电路中的有功功率、无功功率、和视在功率三者之间是一个直角三角形的关系:
P2+Q2=S2
当负载为纯电阻时:
Q=0,S=P
直流电功率计算公式同样适用。
4、非正弦交流电功率计算公式
非正弦交流电功率计算公式采用普适公式(3)或(4)
对于周期非正弦交流电,将周期交变电压电流按照傅里叶级数展开,有功功率计算公式还可表示为:

式中,Un、In为n次谐波的有效值,当n=1时,U1、I1称为基波有效值。
然而,此时,
S2≠P2+Q2
为此,引入畸变无功功率D,使下式成立:
S2=P2+Q2+D2
由于Q与基波及谐波电压、电流的相位角相关,称为位移无功功率。畸变无功功率计算公式如下:

畸变无功功率有时也称畸变功率,上式中,N为电压、电流***大谐波次数中的小者。某些文献中也将Q称为无功功率,而将Q和D的方和根称为广义无功功率。(http:///版权所有)
5、射频功率计算公式
射频功率属于交流电功率,理论上具有与交流电功率相同的计算公式,但是,实际上在超高频和微波频段,有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同轴系统中,电压和电流虽有确切含意,但测量其***值很困难。在波导系统中,因为存在不同的电磁模式,电压和电流失去***性。在个频段和各传输系统中,功率是单值表***号强度的重要方法。在射频范围直接测量功率代替了电压和电流的测量。
6、三相功率计算公式
三相功率计算公式(有功功率)可以采用三个单相***测量再求和的方式进行计算。
P=PA+PB+PC
对于三相三线制电路,也可采用二瓦计法,三相功率计算公式为:
P=PAB+PCB或P=PCA+PBA或P=PBC+PAC
对于正弦三相对称电路,
P=√3UIcosφ;U、I为线电压、线电流有效值。
或
P=3UPIPcosφ;UP、IP为相电压、相电流有效值。
7、电机功率计算公式
电机功率计算公式,也称电机轴功率计算公式如下:
P=FV(5)
F:力,单位为N;V:速度,单位为m/s;P:功率,单位为W
T=FR
F=T/R(6)
T:扭矩,单位为N.m;R:作用半径,单位为m
V=2πRn/60=πR*n/30(7)
V:线速度,单位为m/s;n:转速,单位为r/min
将(6)、(7)代入(5)
P=πTn/30
若将P的单位变为kW,得到下述电机功率计算公式:
P=πTn/30000=Tn/9549