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	<title>法拉第电磁感应定律</title>
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	<title>法拉第电磁感应定律</title>
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		<title>法拉第电磁感应定律(物理定律)</title>
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		<dc:creator><![CDATA[梨花诗]]></dc:creator>
		<pubDate>Sun, 27 Nov 2022 00:15:13 +0000</pubDate>
				<category><![CDATA[知识]]></category>
		<category><![CDATA[法拉第电磁感应定律]]></category>
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					<description><![CDATA[电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律，电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象，例如，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，产生的电流称为感应...]]></description>
										<content:encoded><![CDATA[</p>
<article>
<p>电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律，电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象，例如，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，产生的电流称为感应电流，产生的电动势（电压）称为感应电动势   。</p>
<p>电磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。右手定则内容：伸平右手使拇指与四指垂直，手心向着磁场的N极，拇指的方向与导体运动的方向一致，四指所指的方向即为导体中感应电流的方向（感应电动势的方向与感应电流的方向相同）。楞次定律指出：感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化。简而言之，就是磁通量变大，产生的电流有让其变小的趋势；而磁通量变小，产生的电流有让其变大的趋势。</p>
<p>感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定；e(t) = -n(dΦ)/(dt)。对动生的情况也可用E=BLV来求。</p>
</article>
<article>
<h1>定理定义</h1>
<p>电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化，对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系，对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。</p>
</p>
<p>若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为:ε=n(ΔΦ/Δt)。式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V.</p>
</p>
<p>    电磁感应定律最基本的公式是e=-n(dΦ)/(dt)，常有一些人误人子弟不加负号，这样既忽略了楞次定律阻碍的作用，也不能在相平面上自圆其说。(1)在时域上表达式为 e(t) = -n(dΦ)/(dt)，其中e是时间t的函数(2)在复频域上表达式为 E = -jwnΦ，加粗的表示向量(3)如果只看大小|E| = n|-(dΦ)/(dt)|</p>
<p>    [感应电动势的大小计算公式]</p>
</p>
<p>1)E=-n*ΔΦ/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}</p>
</p>
<p>2)E=-BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行，但可以不和磁感线垂直，其中角A为v或L与磁感线的夹角。{L:有效长度(m)}</p>
</p>
<p>3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}</p>
</p>
<p>4)E=-B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)}</p>
</p>
<p>2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}</p>
</p>
<p>3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}</p>
</p>
<p>*4.自感电动势E自=-n*ΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，ΔI:变化电流,Δt:所用时间，ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}</p>
<h1>验证推导</h1>
</p>
<p>感应电流产生的条件:</p>
</p>
<p>1.电路是闭合且通的;</p>
</p>
<p>2.穿过闭合电路的磁通量发生变化。</p>
</p>
<p>(若缺少一个条件，就不会有感应电流产生)。</p>
</p>
<p>感应电动势的种类:动生电动势和感生电动势。</p>
</p>
<p>动生电动势是因为导体自身在磁场中做切割磁感线运动而产生的感应电动势，其方向用右手定则判断，使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向动生电动势的方向。动生电动势的方向与产生的感应电流的方向相同。右手定则确定的动生电动势的方向符合能量转化与守恒定律。</p>
</p>
<p>感生电动势是因为穿过闭合线圈的磁场强度发生变化产生涡旋电场导致电流定向运动。其方向符合楞次定律。右手拇指指向磁场变化的反方向，四指握拳，四指方向即为感应电动势方向。</p>
</p>
<h1>定理推广</h1>
</p>
<p>有些物理学家注意到法拉第定律是一条描述两种现象的方程:由磁力在移动中的电线中产生的动生电动势，及由磁场转变而成的电力所产生的感生电动势。就像理查德费曼指出的那样:</p>
</p>
<p>所以&quot;通量定则&quot;，指出电路中电动势等于通过电路的磁通量变化率的，同样适用于通量不变化的时候，这是因为场有变化，或是因为电路移动(或两者皆是)……但是在我们对定则的解释里，我们用了两个属于完全不同个案的定律:&quot;电路运动&quot;的和&quot;场变化&quot;的。</p>
</p>
<p>我们不知道在物理学上还有其他地方，可以用到一条如此简单且准确的通用原理，来明白及分析两个不同的现象。</p>
</p>
<p>–理查德·P·费曼《费曼物理学讲义》</p>
</p>
<h1>发展简史</h1>
<p>法拉第定律最初是一条基于观察的实验定律。后来被正式化，其偏导数的限制版本，跟其他的电磁学定律一块被列麦克斯韦方程组的现代赫维赛德版本。</p>
<p>法拉第电磁感应定律是基于法拉第于1831年所作的实验。这个效应被约瑟·亨利于大约同时发现，但法拉第的发表时间较早。 </p>
<p>俄国物理学家海因里希·楞次（H.F.E.Lenz，1804-1865）在概括了大量实验事实的基础后，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律（Lenz law ）。</p>
<p>提出问题</p>
<p>1820年，H.C.奥斯特发现电流磁效应后，有许多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作用的问题。</p>
<p>研究</p>
<p>1822年，D.F.J.阿拉果和A.von洪堡在测量地磁强度时，偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。</p>
<p>1824年，阿拉果根据这个现象做了铜盘实验，发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转，但磁针的旋转与铜盘不同步。稍滞后，电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象，但由于没有直接表现为感应电流，当时未能予以说明。</p>
<p>定律提出</p>
<p>1831年8月，法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈，其一为闭合回路，在导线下端附近平行放置一磁针，另一与电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现，合上开关，磁针偏转；切断开关，磁针反向偏转，这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到，这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验，把产生感应电流的情形概括为5 类：变化的电流 ，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体，并把这些现象正式定名为电磁感应。进而，法拉第发现，在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比，他由此认识到，感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的，即使没有回路没有感应电流，感应电动势依然存在。</p>
<p>后来，确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律被给出。（其公式并非法拉第亲自给出）并按产生原因的不同，把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种，前者起源于洛伦兹力，后者起源于变化磁场产生的有旋电场。</p>
<h1>定理意义</h1>
</p>
<p>法拉第的实验表明，不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象，所产生的电流称为感应电流。</p>
</p>
<p>法拉第根据大量实验事实总结出了如下定律:</p>
</p>
<p>电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通变化率成正比。</p>
</p>
<p>感应电动势用ε表示，即ε=nΔΦ/Δt</p>
</p>
<p>这就是法拉第电磁感应定律。</p>
</p>
<p>电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的相互联系。法拉第电磁感应定律的重要意义在于，一方面，依据电磁感应的原理，人们制造出了发电机，电能的大规模生产和远距离输送成为可能;另一方面，电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。人类社会从此迈进了电气化时代。</p>
</p>
</article>
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