㈠ 利用光的電磁理論解釋光電效應有哪些困難
光的電磁理論只能部分地解釋光電效應。加正向電壓,存在飽和電流。
當所加電壓為零時,光電流並不是零,這意味著光電子從金屬表面逸出時有一定的初動能,為了研究這個初動能大小的影響因素,可以加反向電壓,使初速度最大的光電子速度減為零,利用動能定理-eU=0-Ek來研究光電子的最大初動能。
(1)怎麼用經典電磁理論解釋飽和電流擴展閱讀:
注意事項:
光電效應是單個光子和單個電子之間的相互作用產生的,金屬中的某個電子只能吸收一個光子的能量,只有當吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時,才能產生光電效應,而光子的能量與光的頻率有關,因此光電效應具有瞬時性和存在極限頻率。
不同強度的光所產生的光電子的最大初動能是相同的。但光電流強度不同,這是因為入射光的強度是由單位時間到達金屬表面的光子數目決定的,而被擊中的光電子(亦即吸收了光子能量的電子)數又與光子數目成正比,這樣光的強度越大,被擊出的光電子數就越多,則形成的光電流就越強。
㈡ 電磁的理論研究
電磁學是研究電磁和電磁的相互作用現象,及其規律和應用的物理學分支學科。
早期,由於磁現象曾被認為是與電現象獨立無關的,同時也由於磁學本身的發展和應用,如近代磁性材料和磁學技術的發展,新的磁效應和磁現象的發現和應用等等,使得磁學的內容不斷擴大,所以磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究了。
電磁學從原來互相獨立的兩門科學(電學、磁學)發展成為物理學中一個完整的分支學科,主要是基於兩個重要的實驗發現,即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。這兩個實驗現象,加上麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設,奠定了電磁學的整個理論體系,發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。
根據近代物理學的觀點,磁的現象是由運動電荷所產生的,因而在電學的范圍內必然不同程度地包含磁學的內容。所以,電磁學和電學的內容很難截然劃分,而「電學」有時也就作為「電磁學」的簡稱。
麥克斯韋電磁理論的重大意義,不僅在於這個理論支配著一切宏觀電磁現象(包括靜電、穩恆磁場、電磁感應、電路、電磁波等等),而且在於它將光學現象統一在這個理論框架之內,深刻地影響著人們認識物質世界的思想。
電子的發現,使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來,洛倫茲的電子論把物質的宏觀電磁性質歸結為原子中電子的效應,統一地解釋了電、磁、光現象。
和電磁學密切相關的是經典電動力學,兩者在內容上並沒有原則的區別。一般說來,電磁學偏重於電磁現象的實驗研究,從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律;經典電動力學則偏重於理論方面,它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎,研究電磁場分布,電磁波的激發、輻射和傳播,以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題,也可以說,廣義的電磁學包含了經典電動力學。
電磁能量的工作方式
在穩定狀態下,電流的波形如圖所示的情況,此時它們的磁通增量△Φ在開關管導通ton時間內的變化,必須等於在反激時間內的變化。
因此由上式可知,如果磁通增量相等的工作點穩定建立時,變壓器初級繞組每匝的伏一秒值必然等於次級繞組每匝的伏一秒值。
通過控制開關管的導通占空比,來調定初級峰值電流,然而在開關管關斷時,輸出電壓和次級匝數是恆定的,反激工作時間須自我調節。
在臨界狀態,如圖(a)中的Is(2)所示,反激電流在下一個導通時間之前正好達到零,進一步增加占空比將會引起轉換器從完全到不完全能量傳遞方式時,傳遞函數將變成帶有低輸出阻抗的兩個極點系統,此時如果需要更多的電能時,脈沖寬度僅需輕微的增加即可。另外,在傳遞函數中有一個「右半平面零點」,這將在高頻段引人180°的相位改變,這也會引起不穩定。
電磁能量的存儲與轉換
如圖所示,在開關管V導通時為電能的存儲階段,這時可以把變壓器看成是一個電感如圖(a)左側所示。
從圖(a)的左側初級電路及圖(b)可知,當開關管V導通時,初級繞組的電流Ip為線性增加。磁心內的磁感應強度從Br增加到工作峰值Bm。
圖中反激式(Buck Boost)轉換器及儲能、反激期間的磁化情況
當開關管V關斷時,初級電流降到零。次級的整流二極體D1導通,在次級出現感應電流。按照功率恆定的原則,次級繞組的安匝數與初級繞組的安匝數相等。
在反激期間,反激電流逐漸下降到零,等效電路如圖(a)右側及圖(c)所示。
對於完全能量轉換情況,反激時間總是小於toff時間。在反激時間內,磁心b磁通密度將從Bm下降到剩餘磁通密度Bro,次級電流將以某工速率衰減,此速率由次級電壓和次級電感來決定,因此U's為次級繞組上的電壓,Ls為折算到次級的變壓器電感)。
㈢ 飽和光電流是什麼怎麼理解
採用如右圖實驗研究,存在飽和電流
光照產生光電效應,電壓達某一個值後,電流不會再大,是為飽和電流
㈣ 什麼是磁飽和現象
磁飽和現象是磁性材料的一種物理特性,指的是導磁材料由於物理結構的限制,所通過的磁通量無法無限增大,從而保持在一定數量的狀態。
磁飽和是一種磁性材料的物理特性,磁飽和產生後,在有些場合是有害的,但有些場合有時有益的。比方磁飽和穩壓器,就是利用鐵心的磁飽和特性達到穩定電壓的目的的。電源變壓器,如果加上的電壓大大超過額定電壓,則電流劇增,變壓器很快就會發熱燒毀。
假定有一個電磁鐵,通上一個單位電流的時候,產生的磁場感應強度是1,電流增加到2的時候,磁感應強度會增加到2.3,電流是5的時候,磁感應強度是7,但是電流到6的時候,磁感應強度還是7,如果進一步增加電流,磁感應強度都是7不再增加了,這時就說,電磁鐵產生了磁飽和。
有磁芯的電感器有磁飽和問題, 在電感器中加鐵氧體或其他導磁材料的磁芯, 可以利用其高導磁率的特點, 增大電感量減少匝數減小體積和提高效率. 但是由於導磁材料物理結構的限制, 通過的磁通量是不可以無限增大. 通過一定體積導磁材料的磁通量大到一定數量將不再增加, 不管你再增加電流或匝數, 就達到磁飽和了. 尤其在有直流電流的迴路中, 如果其直流電流已經使磁芯飽和, 電流中的交流分量將不能再引起磁通量的變化. 電感器就失去了作用。
㈤ 光電效應的飽和電流 經典解釋
這個問題比較復雜
這是因為電流是由於逸出的電子來產生的
而逸出的電子個數是受光的照射限制的,光照強度一定的情況下,逸出的電子數也是大致固定的
這樣情況下,電壓再大,流通的電子個數也不會變,也就是說每秒通過的電子數不變,因此電流不變
速度雖然加快了,但是通過同一橫截面的電子數並未變,電子是運動速度變快了,但是這對電流大小是一個無關的因素
㈥ 什麼叫經典電磁學理論
經典電磁學是研究宏觀電磁現象和客觀物體的電磁性質的學科。
㈦ 麥克斯韋經典電磁理論
麥克斯韋在穩恆場理論的基礎上,提出了渦旋電場和位移電流的概念。這就是麥克斯韋電磁場理論的基本概念如下:變化的電場和變化的磁場彼此不是孤立的,它們永遠密切地聯系在一起,相互激發,組成一個統一的電磁場的整體。
麥克斯韋電磁場理論的要點可以歸結為:
1、幾分立的帶電體或電流,它們之間的一切電的及磁的作用都是通過它們之間的中間區域傳遞的,不論中間區域是真空還是實體物質。
2、電能或磁能不僅存在於帶電體、磁化體或帶電流物體中,其大部分分布在周圍的電磁場中。
3、導體構成的電路若有中斷處,電路中的傳導電流將由電介質中的位移電流補償貫通,即全電流連續。且位移電流與其所產生的磁場的關系與傳導電流的相同。
4、磁通量既無始點又無終點,即不存在磁荷。
5、光波也是電磁波。
麥克斯韋方程組是由四個微分方程構成:
(1)、∇·E=ρ/ε0,描述了電場的性質。在一般情況下,電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發的感應電場,而感應電場是渦旋場,它的電位移線是閉合的,對封閉曲面的通量無貢獻。
(2)、∇·B=0,描述了磁場的性質。磁場可以由傳導電流激發,也可以由變化電場的位移電流所激發,它們的磁場都是渦旋場,磁感應線都是閉合線,對封閉曲面的通量無貢獻。
(3)、∇×E=-∂B/∂t,描述了變化的磁場激發電場的規律。
(4)、∇×B=μ0J+1/c2*∂E/∂t (c2=1/μ0ε0),描述了變化的電場激發磁場的規律。
(7)怎麼用經典電磁理論解釋飽和電流擴展閱讀
麥克斯韋方程都是用微積分表述的,涉及到的方程包括:
1、高斯定理,穿過任意閉合面的電位移通量,等於該閉合面內部的總電荷量。麥克斯韋:電位移的散度等於電荷密度。
2、磁通連續性定理,即磁力線永遠是閉合的,磁場沒有標量的源,麥克斯韋表述是:對磁感應強度求散度為零。
3、法拉第電磁感應定律,即電磁場互相轉化,電場強度的旋度等於磁感應強度對時間的負偏導。
4、安培環路定理,就是磁場強度沿任意迴路的環量等於環路所包圍電流的代數和。
物理意義
方程1:任何閉合曲面的電位移通量只與該閉合曲面內自由電荷有關,同時反映了變化的磁場所產生的電場總是渦旋狀的——電場的高斯定理。
方程2:變化的磁場產生渦旋電場,即變化的磁場總與電場相伴——法拉弟電磁感應定律。
方程3:任何形式產生的磁場都是渦旋場,磁力線都是閉合的——磁場的高斯定理。
方程4:全電流與磁場的關系,揭示了變化電場產生渦旋磁場的規律,即變化的電場總與磁場相伴——全電流定律。
在各向同性介質中,電磁場量之間有如下的關系:
根據麥克斯韋方程組、電磁場量之間關系式、初始條件及電磁場量的邊界條件,可以確定任一時刻介質中某一點的電磁場。
㈧ 什麼叫經典電磁學理論
經典電磁學是研究宏觀電磁現象和客觀物體的電磁性質的學科。人們很早就接觸到電和磁的現象,並知道磁棒有南北兩極。在18世紀,發現電荷有兩種:正電荷和負電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥,異性相吸,作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上,力的大小和它們之間的距離的平方成反比。在這兩點上和萬有引力很相似。18世紀末發現電荷能夠流動,這就是電流。但長期沒有發現電和磁之間的聯系。
19世紀前期,奧斯特發現電流可以使小磁針偏轉。而後安培發現作用力的方向和電流的方向,以及磁針到通過電流的導線的垂直線方向相互垂直。不久之後,法拉第又發現,當磁棒插入導線圈時,導線圈中就產生電流。這些實驗表明,在電和磁之間存在著密切的聯系。法拉第用過的線圈
在電和磁之間的聯系被發現以後,人們認識到電磁力的性質在一些方面同萬有引力相似,另一些方面卻又有差別。為此法拉第引進了力線的概念,認為電流產生圍繞著導線的磁力線,電荷向各個方向產生電力線,並在此基礎上產生了電磁場的概念。
現在人們認識到,電磁場是物質存在的一種特殊形式。電荷在其周圍產生電場,這個電場又以力作用於其他電荷。磁體和電流在其周圍產生磁場,而這個磁場又以力作用於其他磁體和內部有電流的物體。電磁場也具有能量和動量,是傳遞電磁力的媒介,它彌漫於整個空間。
19世紀下半葉,麥克斯韋總結了宏觀電磁現象的規律,並引進位移電流的概念。這個概念的核心思想是:變化著的電場能產生磁場;變化著的磁場也能產生電場。在此基礎上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現象的基本規律。這套方程稱為麥克斯韋方程組,是經典電磁學的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預言了電磁波的存在,其傳播速度等於光速,這一預言後來為赫茲的實驗所證實。於是人們認識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現象的規律,肯定了光也是一種電磁波。
經典電動力學
由於電磁場能夠以力作用於帶電粒子,一個運動中的帶電粒子既受到電場的力,也受到磁場的力,洛倫茨把運動電荷所受到的電磁場的作用力歸結為一個公式,人們就稱這個力為洛倫茨力。描述電磁場基本規律的麥克斯韋方程組和洛倫茨力就構成了經典電動力學的基礎。
事實上,發電機無非是利用電動力學的規律,將機械能轉化為電磁能:電動機無非是利用電動力學的規律將電磁能轉化為機械能。電報、電話、無線電、電燈也無一不是經典電磁學和經典電動力學發展的產物。經典電動力學對生產力的發展起著重要的推動作用,從而對社會產生普遍而重要的影響。
㈨ 如何定義電感磁飽和電流標准及計算公式!
怎樣計算磁環電感的飽和電流
教程針對鐵硅鋁電感,其他電感也可觸類旁通;
X寶上賣的大電流鐵硅鋁磁環電感,電流大多是虛標的。標稱電流並不是飽和電流,只是根據導線線徑估算出來的電流,根本不管磁環的死活。
其實制約電感電流的最大瓶頸在於磁芯,而不是繞線。而電感的飽和電流並沒有嚴格的界限,是可以自己定義的,那麼問題來了,學…(誤)如何了解磁環的飽和電流呢?
首先要理解兩個參數:安匝數 ,電感系數(至於怎麼計算出來的,不用去知道),
安匝(A·T)
與磁環的磁場密度大小成正比,安匝數越大,電感儲存的能量越多,電感系數(nH/T^2),代表一個電感的相對電感量,同一電感電流越大這個值越小,若電流不斷增大,電感系數就會最終減小到0,這代表電感的絕對飽和,但要注意,要使電感絕對飽和的電流幾乎是無限大,所以我們通常說的「飽和」是指「相對飽和」。隨著電流的增大,電感量是一直緩慢下降的,不存在階梯狀,這就出現了某個電流對應某個感量的情況,所以在選擇或製作電感時,一定要知道最小感量限制,留有餘量(大電流時),打個比方,我需要的電感不能小於10uH,最大電流10A,那麼選取電感的原則就是電流10A下仍然保有10uH的感量,如果用大磁環,那麼原始電感量可能是12uH,但如果是小磁環,就可能要用20uH的電感了。大磁環和小磁環的區別就是繞線數量,以及你的應用允許電感量變化的范圍。
說到這里,問題又了來,挖…(誤)
如何計算呢?——————————--------------------------------------------------------
進這個網站 鐵硅鋁磁環選型
看第一行,前三列是:外徑,內徑,高度 我們很容易就能找到自己想看的磁環大小啦(注意外面顯示是噴塗前的尺寸,比實際小一點)
後面一堆都是磁導率,如果不是超過1Mhz的高頻應用,我們只需要看125的,也就是最後一列,點進去,以77930A7為例,這就是X寶常見的27mm磁環。
點進去下面的鏈接,彈出一個文檔
不用看別的,只看最後一個圖
縱軸是電感系數,橫軸是安匝數
電感系數相關計算(單位nH),以上面電感為例,最大電感系數約157
1,由電感量算匝數,如需要22uh,乘以1000再除以157,再開方就是你要的匝數。
2,由匝數推算電感量,匝數平方*157/1000就是感量。
注意:以上是理想情況,或小電流,所以電感系數的取值是最大值。
重點是大電流應用:
157的電感系數可以說是電流趨近於0才有這么高,哪怕增加一點電流,系數就變小了,導致電感量減小。
留意圖上50%和80%兩條線,這兩條線就是為了大電流應用而設的!
1,先以80%線來算,對應電感系數126,如果需要10uH,匝數是10000/126開方≈9
所以繞9砸,那麼看看現在能過多少電流:80% 對應的安匝是87左右,87/9得到9.6A
那麼9.6A代表電感飽和了嗎?NO,是指電流達到9.6A的時候,感量恰好是10uH。所以,如果你的應用允許電感下降到8uH,那就請以8uH計算匝數。如果你的應用不允許電感下降到10uH以下,那9.6A就是這個電感的飽和電流,所以飽和電流只能是相對而言,不同應用就會有不同的界定。
回到該例子,繞了9的匝電感空載感量會是多少呢——9^2*157/1000=12.7uH,用儀器測出來的就是這個值。
2,以50%線來算,這個值可以最大限度地利用磁芯,但要用在對感量不敏感的地方如Buck或Boost,千萬別用在諧振上。
圖中對應系數約79,同樣需要10uH的匝數是10000/79開方=11.25,這里出現小數,要進還是舍?可以先反向演算一下,若繞11匝,感量為11^2*79/1000=9.56uH,還是能接受的,所以定為11匝。50%對應安匝數為200,電流200/11≈18.2A
增大了近兩倍,同一個磁環,只是匝數不同。
但是為了大電流,我們必須犧牲2樣東西,一是初始電感量達到了11^2*157=19uH
二是銅線能不能繞得下,受這兩樣制約,所以一般不會用比50%更低的系數。
所以使用磁環時最好看圖計算,不同的磁環尺寸有不同的曲線,不能一概而論。
下面看看X寶上那些暢銷的鐵硅鋁環形電感(沒有別的意思,我只是個工程師不是賣電感的)
案例1:標稱 47uH 8A 用的17mm磁環 對應的美磁77120A7
電感系數最大值72,47uH需要的匝數是47000/72開方=25.5理論上需26匝
,但X寶只有25匝(真夠省的)。那麼電流達到8A時電感變成多少了呢,8*25=200(安匝)等等!圖上沒有200啊卧槽!爆表了!(摔)要是真上8A電流不炸雞才怪啊!
我們把電流減半,4A電流:安匝4*25=100 對應的電感系數44,那麼感量變為25^2*44/1000=27.5uH
這就是現實!4A電流感量就下降了如此之多!
假如在應用中電感不得少於40uH,反推系數得64,對應安匝32,電流只有1.28A!多麼可憐的電流啊,所以這種情況下,你應該買68uH或75uH而不是47uH。
案例2:標稱68uH 28A 用27mm磁環,就是第一圖
16uH對應的匝數68000/157開方=20匝
安匝20*28=560又爆表了(摔!)取一半14A,安匝280!卧槽QAQ還是爆表!所以說留多少餘量木有底啊~親們還是乖乖計算吧。
取個50%行了,安匝200,就是說電流只能到10A。
這個68uH的電感,電流到10A的時候感量已經減小了一半!想不炸雞都難啊
電感的標稱感量一定是空載測出來的,至於留多少餘量,算算就知道了~
通過這個圖可以幫助你了解電感在不同負載下的電感量變化,一般來說,對於DC-DC,推薦取50%的線來計算,這樣會使電源滿載時發熱量大大減小。
另外,如果不是鐵硅鋁磁環,一定要找到對應磁芯的種類,網站應該都有。