電磁感應(yīng)定律
電磁感應(yīng)定律也被稱為法拉第定律電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指由于磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象比如閉合電路的導(dǎo)體的一部分在磁場(chǎng)中切割磁感應(yīng)線,導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流,稱為感應(yīng)電流,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(電壓)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
電磁感應(yīng)定律中電動(dòng)勢(shì)的方向可以由楞次 定律或右手定則。右手定則內(nèi)容:伸展右手,使拇指與四指垂直,手掌朝向磁場(chǎng)的N極拇指的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向一致,四指所指的方向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向相同)楞次定律指出:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該阻礙原始磁通量的變化。簡而言之,磁通量越大,產(chǎn)生的電流越??;然而,隨著磁通量變小,產(chǎn)生的電流往往會(huì)使其變大。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是由法拉第確定的電磁感應(yīng)定律;e(t) = -n(dΦ)dt)E=BLV也可用于發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)情況。

發(fā)現(xiàn)歷程 編輯本段
法拉第公司s定律最初是基于觀察的實(shí)驗(yàn)定律。后來,它被形式化了,它的偏導(dǎo)數(shù)的有限版本被列為麥克斯韋 方程以及其他電磁定律。
法拉第公司電磁感應(yīng)定律是以法拉第和愛因斯坦為基礎(chǔ)的1831年的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)效應(yīng)被約瑟·亨利幾乎在同一時(shí)間發(fā)現(xiàn)了它,但法拉第更早發(fā)表了它。
俄羅斯物理學(xué)家海因里?!だ愦危℉.F.E.Leng Ci, 1804-1865)在總結(jié)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出一條判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律,稱為楞次 的法律(Lenz law )
提出問題 編輯本段
1820年,H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后,許多物理學(xué)家試圖尋找它的逆效應(yīng),提出了磁能否產(chǎn)生電磁能否作用于電的問題。
1822年,D.F.J.阿拉果和A.馮洪堡特在測(cè)量地磁強(qiáng)度時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)金屬對(duì)附近磁針的振蕩有阻尼作用。
1824年,阿拉戈根據(jù)這一現(xiàn)象做了一個(gè)銅盤實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的銅盤會(huì)帶動(dòng)上方自由懸掛的磁針旋轉(zhuǎn),但磁針的旋轉(zhuǎn)與銅盤不同步。稍有滯后,電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)是最早的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,但因?yàn)闆]有直接表示為感應(yīng)電流,所以當(dāng)時(shí)沒有解釋。
定律提出 編輯本段
1831年8月,法拉第在軟鐵環(huán)的兩側(cè)纏繞了兩個(gè)線圈一個(gè)是閉環(huán),一根磁針平行放置在金屬絲的下端附近另一個(gè)接在電池組上,接在開關(guān)上,形成一個(gè)有電源的閉環(huán)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn);當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),磁針反向偏轉(zhuǎn),說明沒有電池組的線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流。法拉第馬上意識(shí)到這是一種不穩(wěn)定的瞬態(tài)效應(yīng)。然后他做了幾十次實(shí)驗(yàn),把感應(yīng)電流歸納成5 類:變電流,變磁場(chǎng),動(dòng)恒流,動(dòng)磁鐵,磁場(chǎng)中動(dòng)導(dǎo)體,這些現(xiàn)象官方命名為電磁感應(yīng)。再者,法拉第發(fā)現(xiàn)在相同條件下,不同金屬導(dǎo)體電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的電導(dǎo)率成正比,他認(rèn)識(shí)到感應(yīng)電流是由與導(dǎo)體性質(zhì)無關(guān)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的即使沒有電路,沒有感應(yīng)電流,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)依然存在。
后來,楞次 s定律確定感應(yīng)電流的方向和法拉第 電磁感應(yīng)定律描述了電磁感應(yīng)的定量規(guī)律。公式不是法拉第自己給的)根據(jù)產(chǎn)生的原因不同,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)前者源于洛倫茲力,后者源于改變磁場(chǎng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)。
感應(yīng)電流 編輯本段
感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件:
1.電路閉合并接通;
2.通過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
如果缺少一個(gè)條件,就不會(huì)有感應(yīng)電流)
感應(yīng)電勢(shì) 編輯本段
閉合電路中要有電流,這個(gè)電路中必須有電源,因?yàn)殡娏魇怯呻娫吹碾妱?dòng)勢(shì)引起的。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,既然閉合電路中有感應(yīng)電流,那么這個(gè)電路中必然有電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),常以符號(hào)e表示。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的種類分為動(dòng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
動(dòng)電動(dòng)勢(shì)是導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在磁場(chǎng)中切割磁感應(yīng)線的自身運(yùn)動(dòng)它的方向用右手法則判斷,使拇指與其他四指垂直且都與手掌在同一平面將右手放入磁場(chǎng)中,使磁感應(yīng)線垂直穿過手掌,拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向,然后其他四指指向動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向。電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向相同。右手定則確定的電動(dòng)勢(shì)方向符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。
產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并切割磁力線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源。
理論和實(shí)踐表明,長度為L的導(dǎo)體在感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中以速度V切割磁感應(yīng)線時(shí),導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為:公式中的單位應(yīng)采用國際單位制,即伏特、特斯拉、米/每秒。
導(dǎo)體在均勻磁場(chǎng)中勻速切割磁感應(yīng)線時(shí),無論電路閉合與否,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁感應(yīng)強(qiáng)度b有關(guān)、導(dǎo)體長度L、切割速度V與 v和 B之間的夾角 的正弦值成正比
感生電動(dòng)勢(shì)
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由通過閉合線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而產(chǎn)生的,產(chǎn)生渦流電場(chǎng),導(dǎo)致電流定向運(yùn)動(dòng),其方向符合楞次 的法律。右手拇指指向磁場(chǎng)變化的反方向,四指握拳,四指方向?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與通過閉合電路的磁通量變化的速度有關(guān),大小為:
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當(dāng)通過開路線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí),雖然線圈中沒有感應(yīng)電流,但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍然存在。
當(dāng)導(dǎo)體棒不切割磁感應(yīng)線,但磁通在閉環(huán)中變化時(shí),也能產(chǎn)生感應(yīng)電流。
意義 編輯本段
電磁感應(yīng)是電磁學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一,揭示了電、磁現(xiàn)象之間的相互關(guān)系對(duì)麥克斯韋爾 電磁場(chǎng)理論。法拉第的意義電磁感應(yīng)定律在于,一方面,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,人們制造出了發(fā)電機(jī),有可能大規(guī)模產(chǎn)生電能并遠(yuǎn)距離傳輸;另一方面,電氣技術(shù)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象、電子技術(shù)和電磁測(cè)量被廣泛應(yīng)用。從此,人類社會(huì)進(jìn)入了電氣化時(shí)代。
評(píng)價(jià) 編輯本段
一些物理學(xué)家注意到法拉第 定律是描述兩種現(xiàn)象的方程式:運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線中磁力產(chǎn)生的動(dòng)電動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化電能產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
正如理查德費(fèi)曼指出的那樣,:
所謂“通量定則”指出電路中的電動(dòng)勢(shì)等于通過電路的磁通量的變化率,這在磁通量不變的情況下也是適用的,因?yàn)閳?chǎng)發(fā)生了變化,或者因?yàn)殡娐钒l(fā)生了運(yùn)動(dòng)(或兩者皆是)但是在我們對(duì)該規(guī)則的解釋中,我們使用了兩個(gè)屬于完全不同情況的定律:電路運(yùn)動(dòng)”的和“場(chǎng)變化”的。
我們不我不知道在物理學(xué)中還有什么地方我們可以用這樣一個(gè)簡單而準(zhǔn)確的普遍原理來理解和分析兩種不同的現(xiàn)象。
應(yīng)用 編輯本段
發(fā)電機(jī)
法拉第引起的電動(dòng)勢(shì)由于電路和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)定律是發(fā)電機(jī)背后的基本現(xiàn)象。當(dāng)永磁體相對(duì)于導(dǎo)體移動(dòng)時(shí)(反之亦然),就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。如果此時(shí)將導(dǎo)線接入電負(fù)載,電流就會(huì)流動(dòng),從而產(chǎn)生電能,電能將機(jī)械運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為電能。例如,鼓式發(fā)電機(jī)。實(shí)現(xiàn)這一想法的另一種發(fā)電機(jī)是法拉第盤
法拉第預(yù)言的電動(dòng)勢(shì)s定律也是變壓器的工作原理。當(dāng)線圈中的電流變化時(shí),變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)中的第二根導(dǎo)線會(huì)感受到磁場(chǎng)的變換,因此其自身的耦合磁通也會(huì)發(fā)生變化。所以第二個(gè)線圈會(huì)有電動(dòng)勢(shì),稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或變壓器電動(dòng)勢(shì)。如果線圈的兩端都與電負(fù)載相連,電流就會(huì)流動(dòng)。
電磁流量計(jì)
法拉第公司s定律可以用來測(cè)量導(dǎo)電液體或等離子體的流量這種儀器叫做電磁流量計(jì)。
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