电磁感应定律
电磁感应定律
电磁感应定律电和磁是可以互相转化的。
在一定条件下,电流能够产生磁场;同样,磁场也能使导线中产生电流。
:磁转化为电的现象叫做电磁感应。
一、电磁感应现象为了研究电磁感应现象,先做两个实验。
实验一:将直导线AB放在磁场中,它的两端与检流计连接构成闭合回路,如图2—6所示。
当导线向右移动垂直切割磁感应线时,检流计指针偏转,如图2—9a所示,表示导线中有电流产生;导线向左方垂直移动切割磁感应线时,检流计指针也发生偏转,但方向与前面的相反;如图2—9b所示。
导体不动,没有切割磁感应线时,检流计指针无偏转,说明导线中没有电流。
通过实验可以看到,导线的移动速度越快,检流计指针偏转越大,即电流越大。
实验二:将线圈的两端与一个检流计连接而构成闭合回路,如图2—10所示。
当条形磁铁插入线圈瞬间,线圈中的磁通量增加,检流计指针向右偏转。
如图2—10a 所示,说明线圈中磁通发生变化,线圈中有电流出现。
若把条形磁铁从线圈中拔出,在拔出瞬间,检流计指针向相反方向偏转,说明线圈中磁通也发生变化,线圈中也有电流出现,如图2—10b 所示。
当条形磁铁在线圈中停止运动时,检流计指针无偏转,线圈中磁通没有变化,线圈中也没有电流。
如果条形磁铁插人或拔出的速度越快,即磁通量变化得越快,则检流计指针偏转越大,反之,检流计指针偏转越小。
上述两个实验说明,无论是直导线在磁场中作切割磁感应线运动,还是磁铁对线圈作相对运动,都是由于运动使得穿过(直导线或线圈组成的)闭合回路中的磁通量发生了改变,因而在直导线或线圈中产生电动势。
若直导线或线圈构成回路,则直导线或线圈中将有电流出现。
回路中磁通量的变化是导致直导线或线圈中产生电动势的根本原因,即“动磁生电”。
磁通量的变化越大,产生的电动势越大。
因磁通变化而在直导线或线圈中产生电动势的现象,叫做电磁感应。
由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。
由感应电动势在闭合电路形成的电流,叫做感应电流。
二、法拉第定律从如图2—10所示的实验中可知,感应电动势的大小,取决于条形磁铁插入或拔出的快慢,即取决于磁通变化的快慢。
电磁感应定律
电磁感应定律电磁感应定律是关于电磁学中电场和磁场相互作用的基本原理,它由法拉第于1831年首次发现,对电磁学的发展产生了深远的影响。
电磁感应定律可以分为法拉第第一定律和法拉第第二定律。
一、法拉第第一定律法拉第第一定律规定:当导体中的磁通量发生变化时,导体中会产生感应电动势。
这一定律表明,磁场的变化可以引起电场的产生。
根据右手定则,如果我们握住一段导体,拇指指向磁场的方向,其他四个手指的方向则代表了感应电流的方向。
这个定律在电磁感应的实际应用中十分重要,例如电动机、变压器、电感应加热等。
在数学上,法拉第第一定律可以用以下公式表示:ε = -dΦ/dt其中ε表示感应电动势,dΦ/dt表示磁通量的变化率。
负号表示感应电动势的方向和磁通量变化的方向相反。
二、法拉第第二定律法拉第第二定律规定:感应电动势的大小等于导体中电流的变化率乘以电流的阻力。
这一定律表明,感应电动势和电流之间存在一种直接的关系,可以通过改变电流的大小和方向来改变感应电动势的大小。
法拉第第二定律是电磁感应定律的核心内容。
在数学上,法拉第第二定律可以用以下公式表示:ε = -d(BA)/dt其中ε表示感应电动势,B表示磁场的强度,A表示导体所处的面积,d(BA)/dt表示磁通量的变化率。
三、电磁感应的应用电磁感应定律在现实生活中有着广泛的应用。
其中最常见的就是发电机原理。
根据电磁感应定律,当导体在磁场中运动时,会产生感应电动势,从而驱动电流的流动。
这就是发电机的基本原理,它将机械能转化为电能。
此外,电磁感应定律还应用于变压器、电感应加热、感应电动机等技术领域。
通过合理利用磁场和导体的相互作用,可以实现电能的传输、能量转换以及各种电磁设备的工作。
总结电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一,它描述了磁场和导体之间的相互作用关系。
法拉第第一定律指出了磁场的变化可以引起感应电动势的产生,而法拉第第二定律则说明了感应电动势和电流之间的关系。
电磁感应定律的应用广泛,特别在发电、能量转换和电磁设备等领域发挥着重要作用。
电磁感应定律
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的
磁通量的变化率成正比,即 E k
t
在国际单位制中可以证明其中的k=1,所以有
对于n匝线圈有
E n t
E t
(平均值)
感应电流的电场线是封闭曲线,静电场的电场 线是不封闭的,这一点和静电场不同。
在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下, 由法拉第电磁感应定律可推导出感应电动势大
进一步讨论:如果在该图上端电阻的右边串
联接一只电键,让ab下落一段距离后再闭合 电键,那么闭合电键后ab的运动情况又将如
何?
(无论何时闭合电键,ab可能先加速后匀速, 也可能先减速后匀速,还可能闭合电键后就开 始匀速运动,但最终稳定后的速度总是一样 的)。
例5.如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端
y
B
b
o
ω
a
x
解:开始的四分之一周期内,oa、ob中的感
应电动势方向相同,大小应相加;第二个四分 之一周期内穿过线圈的磁通量不变,因此感应 电动势为零;第三个四分之一周期内感应电动 势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相 反;第四个四分之一周期内感应电动势又为零
。感应电动势的最大值为Em=BR2ω,周期为 T=2π/ω,图象如右。
解析:导线ab从顶点c向右匀速运动,切割磁感线 的有效长度de随时间变化,设经时间t,ab运动到 de的位置,则
de=cetanθ=vttanθ
(1)t时刻的瞬时感应电动势为: E=BLv=Bv2tanθ·t
(2)t时间内平均感应电动势为:
E=
BS
B·
1 2
vt·vt·
tan θ
第12章电磁感应定律
(electromagnetic induction)
电源、电动势
负载
1.电源: 将其它形式的能量转变
为电能的装置。
Ek
在电源内部存在一非静电场 Ek 。
电源
2.电动势: 等于电源把单位正电荷从负极板经电源内部
移动到正极时所作的功。单位:伏特(V)。
i Ek dl
Ek :是非静电场场强
度 B( x,t ) B0 sint sinkx,式中,k为已知常数。一
边长a,b的矩形导体回路置于其中,如图。 求回路中感应电动势对时间的关系。
解:回路不动,磁场随时间变化而, 即产生感生电动势。
建立坐标如图,取回路顺时针为正,
不论何种原因使通过回路的磁通量发生变化时,回路 中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。
SI制中表达式为:
i
d m
dt
式中的负号反映了感应电动势的方向(楞次定律
的数学表现)。
2.几点说明:
i
d m
dt
------单匝线圈
N匝线圈:
i
N k 1
ik
N k 1
d mk dt
dN
dt
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
电磁感应定律内容
电磁感应定律内容电磁感应定律是描述磁场和电流之间相互作用的物理定律。
该定律由法拉第在1831年实验中首次提出,被称为法拉第电磁感应定律,后来由美国物理学家亨利和英国物理学家麦克斯韦进一步发展和推广。
本文将从电磁感应定律的基本原理、数学表达式、实验方法以及应用领域等方面进行介绍。
电磁感应定律的基本原理是:当一个闭合电路中的磁通量发生变化时,闭合电路中会产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比,方向遵循自感应法则。
即感应电动势的方向使得通过闭合电路的电流产生磁场,与磁通量变化的方向相反,从而符合洛伦兹力定律。
电磁感应定律的数学表达式是:感应电动势(ε)等于磁通量(Φ)随时间的变率的负值,即ε = -dΦ/dt。
这个公式描述了感应电动势与磁通量变化速率的定量关系。
实际上,电磁感应定律不仅仅是描述感应电动势的产生,还可以推导出很多重要的结果。
其中最重要的是电磁感应定律与法拉第定律的关系。
根据法拉第定律,感应电流的大小与感应电动势成正比,与电阻和磁通量变化率的乘积成正比。
这个关系由法拉第定律的数学表达式表示为:I = ε/R,其中I是感应电流,ε是感应电动势,R是电路中的电阻。
为了验证电磁感应定律,实验方法包括使用变化的磁场和闭合电路。
通过改变磁场的强度、方向或者通过电路的运动方式来改变磁通量,观察闭合电路中产生的感应电流和电动势的变化。
例如,可以使用磁铁的移动或者通过电磁铁的通电和断电来改变磁场,观察到感应电路中的电流变化。
电磁感应定律在众多领域有着广泛的应用。
其中最常见的应用是发电机和变压器。
根据电磁感应定律的原理,通过旋转的磁场可以在线圈中产生感应电动势,使得发电机能够将机械能转化为电能。
而变压器则是利用电磁感应定律的原理,通过变换磁场的磁通量来改变电压的大小,实现电力的传输和变换。
此外,电磁感应定律还在电动机、感应加热、无线充电等方面有着重要的应用。
电动机通过切割磁力线产生力矩,从而将电能转化为机械能;感应加热则利用感应电流产生的热量进行加热;无线充电则是通过磁共振的原理,将电能通过变换磁场的方式传输到接收器中。
电磁感应的电磁感应定律
电磁感应的电磁感应定律电磁感应作为电磁学的重要概念,有着广泛的应用。
它是指在磁场变化或导体电流变化时,产生感应电动势的现象。
电磁感应的基本原理由法拉第电磁感应定律和楞次定律组成。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应的基础,由英国物理学家迈克尔·法拉第于19世纪提出。
法拉第电磁感应定律表明,当磁通量的变化穿过一个闭合回路时,感应在回路上的电动势与磁通量的变化率成正比,方向满足右手螺旋法则。
数学表达式为:ε = -Δϕ/Δt其中,ε表示感应电动势,Δϕ表示磁通量的变化量,Δt表示时间的变化量。
该定律说明了磁场变化可以引起感应电动势的产生。
二、楞次定律楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论,由英国物理学家亨利·楞次于19世纪提出。
楞次定律表明,当导体中有电流通过时,如果存在变化磁场,该磁场将产生感应电动势,使电流方向发生变化,以阻止磁场的变化。
楞次定律可以用以下方式表达:感应电流的方向总是使得产生磁场与导致它产生的磁场方向相反。
这意味着在电流通过的导体中,感应电动势和感应电流的方向总是相对应的,从而使导体中电流的方向发生变化。
三、应用电磁感应定律在现代生活中有着广泛的应用。
下面分别从电磁感应和应用方面进行介绍。
1. 磁感应计磁感应计是一种利用电磁感应现象来测量磁感应强度的仪器。
它的原理是将待测磁场通过线圈(导体)中,由于磁通量的变化,导线中会产生感应电动势,通过测量感应电动势,可以间接测量磁感应强度。
2. 电磁感应发电电磁感应发电是一种利用电磁感应现象来产生电能的方法。
通过磁场与线圈的相互作用,线圈产生感应电动势,然后将其转化为电流,再通过发电机进行能量转换,最终输出电能。
3. 变压器变压器是利用电磁感应原理工作的电器设备。
它通过在一个线圈产生交变电流,从而产生交变磁场,在另一个线圈中感应出电动势,实现电压的升降。
四、结语电磁感应定律是电磁学中的重要内容,可以解释电磁感应现象的发生和规律。
电磁感应的五个公式
电磁感应的五个公式
电磁感应是一种重要的物理现象,它是由于电磁场的存在而产生的。
电磁感应的五个公式是:
1. Faraday定律:电磁感应的强度与磁通率成反比,即B= -N∆Φ/∆t,其中B为磁感应强度,N为磁通率,Φ为磁通,t为时间。
2. 斯特林定律:电磁感应强度与磁通成正比,即B=μN,其中μ为磁导率。
3. 法拉第定律:电磁感应强度与电流成正比,即B=μI,其中I为电流。
4. 摩擦定律:电磁感应强度与电压成正比,即B=μV,其中V为电压。
5. 拉普拉斯定律:电磁感应强度与电场强度成反比,即B= -μ∇E,其中E为电场强度。
电磁感应是由于电磁场的存在而产生的,它是电磁学中最重要的现象之一。
电磁感应的五个公式是电磁学中最基本的公式,它们描述了电磁感应的强度与磁通率、磁导率、电流、电压和电场强度之间的关系。
电磁感应的公式可以用来计算电磁感应的强度,从而更好地理解电磁学中的现象。
电磁感应的公式不仅在电磁学中有重要的应用,而且在日常生活中也有广泛的应用。
例如,电磁感应的公式可以用来计算电机的功率,从而更好地控制电机的运行。
此外,电磁感应的公式还可以用来计算电磁波的传播速度,从而更好地控制电磁波的传播。
电磁感应的五个公式是电磁学中最基本的公式,它们描述了电磁感应的强度与磁通率、磁导率、电流、电压和电场强度之间的关系。
电磁感应的公式不仅在电磁学中有重要的应用,而且在日常生活中也有广泛的应用。
因此,学习和掌握电磁感应的五个公式对于理解电磁学中的现象和更好地应用电磁学都是非常重要的。
电磁感应定律内容
电磁感应定律内容电磁感应定律是电磁学的基本定律之一,描述了磁场变化时所产生的电动势和电流的关系。
该定律由法拉第在1831年首次发现并总结,是电磁学的重要基础,也是电力工程和电子技术的基础之一。
电磁感应定律主要有两个方面的内容,一是法拉第电磁感应定律,二是楞次定律。
一、法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律是指磁场的变化会在闭合电路中产生电动势。
具体表达式为:ε = -dΦ/dt其中,ε代表电动势,Φ代表磁通量,t为时间。
该定律说明当磁场穿过电路变化时,会在电路中产生电动势。
该定律的物理解释为:当磁场的磁通量发生变化时,会在电路中产生涡旋电场,从而产生感应电动势。
这个电动势的方向符合楞次定律的要求,即电流通过产生的磁场方向与变化的磁场方向相反,从而抵消变化。
法拉第电磁感应定律的应用非常广泛。
它是电磁感应现象的数学描述,使人们能够理解磁感应现象、建立电磁场理论以及推导出其他电动势的表达式。
此外,它还是发电机、电动机等电力装置的基础。
例如,根据该定律,发电机中通过感应电动势将机械能转化为电能;而电动机则通过电能转化为机械能。
二、楞次定律:楞次定律是在法拉第电磁感应定律的基础上发现的,它描述了感应电动势的方向和大小与电流的关系。
具体表达式为:ε = -dΦ/dt = -d(B·S)/dt = -d/dt(B·S)其中,ε代表电动势,Φ代表磁通量,B代表磁感应强度,S 代表电路中的面积。
楞次定律的物理解释为:当感应电动势产生时,会通过电路中的电流产生磁场。
这个磁场的方向与导线中电流的方向相反,从而抵消变化。
这个过程符合能量守恒定律和动量守恒定律。
楞次定律的应用也非常广泛。
例如,根据楞次定律,人们可以理解变压器的工作原理,即通过相互感应的两个线圈,将输入的电能变换成输出的电能。
此外,楞次定律还可以解释电磁感应产生的磁场如何与电导体交互作用,从而推导出感应磁场与电流、电压的关系。
综上所述,电磁感应定律是电磁学的基本定律之一,主要包括法拉第电磁感应定律和楞次定律。
大学物理学-电磁感应定律
0
利用混合积公式
A C B B C A
0
u B B u
总的洛仑兹力的功率为零,即总的洛仑兹力仍然不做功。
两分力做功: e u B e B u
一个分力所做的正功等于另一个分力做的负功,总洛仑兹力做功为零,
不是洛仑兹力: 先有电荷运动,才有洛仑兹力。
这种力能对静止电荷有作用力,类似于静电场,可认为周围空间中存在一种电场:
变化的磁场在其周围空间激发出一种新的涡旋状电场,不管其周围空间有
无导体,也不管周围空间有否介质还是真空,并称其为感生电场(涡旋电场)。
大学物理学
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11.1 电磁感应定律
11.1 电磁感应定律
➢ 磁场中运动的导体所产生的感应现象
大学物理学
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11.1 电磁感应定律
电磁感应现象--在导体回路中由于磁通量变化而产生感应电流的现象。
怎样产生磁通量的变化?
m
改变回路
大学物理学
S
B dS
改变磁场
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11.1 电磁感应定律
例 如图所示长为L的金属棒OA在与磁场垂直的均匀磁场中以匀角速绕O点转动,
电磁感应定律
电磁感应定律电磁感应定律是描述导体内感应电流产生的基本原理。
根据电磁感应定律,当导体相对于磁场运动或磁场相对于导体运动时,导体中就会产生感应电流。
电磁感应定律的重要性不言而喻,它广泛应用于发电机、变压器、电磁铁等众多电磁设备中。
本文将对电磁感应定律进行详细探讨,并探索其在现实生活中的应用。
一、法拉第法拉第电磁感应定律是描述磁场变化引起电磁感应现象的基本定律。
它由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪中叶提出,被称为法拉第一定律。
该定律的数学表达式为:ε = -dΦ/dt其中,ε代表感应电势,Φ代表磁通量,t代表时间。
该定律表明,当磁通量的变化率增大时,感应电势的大小也会增大。
二、楞次定律楞次定律是描述导体内感应电流产生方向的定律,由法国物理学家亨利·贝克勒尔于1834年提出,又称为楞次第二定律。
根据楞次定律,当导体中产生感应电流时,感应电流的方向会使其产生的磁场方向与产生感应电流的磁场方向相反。
这一定律可以用右手螺旋定则来简单记忆,将右手的拇指指向磁场方向,其他四指弯曲的方向为感应电流的方向。
三、电磁感应的应用1. 发电机发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的重要设备。
当导体在磁场中旋转时,根据电磁感应定律,导体中会产生感应电势,从而产生电流。
利用导体两端的电势差和电流,可以输出电能。
2. 变压器变压器是利用电磁感应现象将电能从一个电路传递到另一个电路的装置。
通过将交流电源连接到一根线圈上,根据电磁感应定律,线圈中会产生变化的磁场,进而在另一根线圈上产生感应电势。
通过变压器的变压比例,可以调整输出电压的大小。
3. 电磁铁电磁铁是利用电磁感应现象将电能转化为磁能的装置。
当电流通过线圈时,根据电磁感应定律,线圈中会产生磁场。
利用线圈中的磁场,可以吸引和释放铁磁物体。
电磁铁广泛应用于电磁锁、磁悬浮列车等领域。
4. 感应灶感应灶是一种利用电磁感应技术加热的厨房用具。
感应灶通过在下方放置线圈,当通电时,线圈会产生高频磁场。
电磁感应定律内容
电磁感应定律内容电磁感应定律是描述磁场与电场之间相互作用的定律之一。
根据电磁感应定律,当磁场的变化引起一个闭合回路中的磁通量的变化,就会在回路中产生感应电动势。
这个定律主要由法拉第电磁感应定律和楞次定律两个方面组成。
下面将对这两个定律进行详细的介绍。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应的基本定律之一,由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年发现。
根据这个定律,如果一个闭合回路中的磁通量发生变化,就会在回路中产生感应电动势。
感应电动势的大小等于磁通量变化率的负值。
具体表达式可以表示为:ε = -dφ/dt其中,ε表示感应电动势,dφ表示磁通量的变化量,dt表示时间的变化量。
2. 楞次定律楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论,由法国物理学家安德烈·玛丽·安培于1834年提出。
根据楞次定律,感应电动势的方向总是使得它所产生的电流的磁场抵消原磁场的变化,以维持磁通量的稳定。
这个定律可以总结为以下几个规律:- 如果磁场的变化是由电流的变化引起的,感应电动势的方向将会抵消这个变化。
- 如果磁场的变化是由磁铁的移动引起的,感应电动势的方向将会与移动方向相反,以抵消磁通量的减小。
- 如果磁场的变化是由磁场的强度变化引起的,感应电动势的方向将会阻止磁场变强或变弱的趋势。
电磁感应定律的应用非常广泛,下面列举几个具体的应用:1. 电磁感应定律是电磁感应现象的基础,可应用于发电机、变压器等电磁设备的设计与制造。
2. 感应电动势的产生原理也是电磁感应采集能量的基础,可以应用于无线充电器、感应灯等领域。
3. 电磁感应定律的理论也是电磁波传播的基础,可以应用于无线电通信、雷达等电磁波技术的研究与应用。
综上所述,电磁感应定律是描述磁场与电场之间相互作用的定律,主要包括法拉第电磁感应定律和楞次定律两个方面。
这些定律的应用非常广泛,并在电磁设备设计、能量采集、电磁波技术等领域发挥着重要作用。
电磁感应定律
电磁感应定律电磁感应定律是理解电磁学中重要概念之一。
它由英国科学家迈克尔·法拉第于1831年首次提出,并被广泛应用于电动机、发电机、变压器等电磁设备的工作原理解释以及发展。
本文将介绍电磁感应定律的基本原理和应用。
一、电磁感应定律的基本原理电磁感应定律是描述磁场变化引起产生感应电动势的定律,有两个基本原理。
1. 法拉第(Faraday)定律法拉第定律指出:当闭合线圈中的磁通量发生变化时,线圈内将产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。
具体公式可以表示为:ε = -dΦ/dt其中,ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,dt表示时间变化率。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
2. 伦次(Lenz)定律伦次定律是法拉第定律的补充,描述了感应电流的方向。
伦次定律规定:感应电流的方向总是使其产生的磁场与变化磁场相对抗。
这一规律保证了能量守恒。
例如,在磁通量增加时,感应电流会产生一个磁场,与增加的磁场方向相反。
二、电磁感应定律的应用1. 电动发电机电动发电机是一种将机械能转化为电能的装置。
根据电磁感应定律,当发电机的转子在磁场中旋转时,由于磁通量的变化,在线圈中产生感应电动势。
这个感应电动势通过导线流动,产生电流。
通过闭合回路,这个电流可以用于驱动电器设备。
2. 互感器和变压器互感器和变压器是利用电磁感应定律工作的电磁设备,用于变换电流和电压的大小。
互感器通过线圈的线圈之间的磁耦合,利用感应电流的原理改变电流或电压的大小。
变压器则依靠变换线圈的匝数比例来实现电压的变换。
3. 物理实验电磁感应定律也可以通过物理实验来验证。
例如,我们可以将一根导线放入磁场中,并测量其两端的电压。
当导线与磁场相对运动时,会观察到感应电流在导线中的存在。
这种实验通常被用于教学和科学研究领域。
总结:电磁感应定律是电磁学中重要的基本原理之一。
它描述了磁场变化引起感应电动势的现象,为电磁设备的工作提供了基础。
电磁感应定律介绍
电磁感应定律介绍电磁感应定律是电磁学中的基本原理,描述了电磁场中发生电磁感应现象的规律。
它由法拉第电磁感应定律和楞次定律组成,是理解电磁感应现象和应用电磁感应的基础。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场变化产生的感应电动势。
根据该定律,当磁场的磁通量发生变化时,会在电路中产生感应电动势。
具体而言,法拉第电磁感应定律可以用以下公式表示:ε = -dΦ/dt其中,ε表示感应电动势,dΦ/dt表示磁通量Φ随时间的变化率。
负号表示感应电动势的方向和变化率方向相反。
法拉第电磁感应定律中的负号是由楞次定律所决定。
楞次定律说明,感应电动势产生的方向总是阻碍磁场变化所产生的原因。
这一定律可以用以下方式表示:产生感应电流的电路中的感应电动势方向总是使得该电路自身产生的磁场与外部磁场产生的磁场变化相反。
二、楞次定律楞次定律描述了由电磁感应引起的感应电流产生的规律。
根据楞次定律,当导体中的磁通量发生变化时,会在导体内部产生感应电流。
具体而言,楞次定律可以用以下公式表示:ε = -dφ/dt其中,ε表示感应电动势,dφ/dt表示磁通量φ随时间的变化率。
根据楞次定律,感应电流的方向总是使得由该电流产生的磁场与磁通量变化的原因产生的磁场相反。
这一定律保证了能量守恒,即磁场中的能量会转化为感应电流的能量。
三、电磁感应的应用电磁感应定律在实际应用中具有广泛的用途。
以下列举几个例子:1. 电动发电机:电动发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能,实现了能量的转换和传输。
2. 变压器:变压器利用电磁感应定律实现了电能的高效传输和变压。
3. 传感器:各种传感器利用电磁感应原理检测和测量物理量,如温度、压力、位置等。
4. 电磁炉:电磁炉利用电磁感应加热原理,将电能转化为热能,实现了高效的加热效果。
以上仅是一些电磁感应定律的应用示例,实际上电磁感应在各个领域都有着重要的应用,包括通信、交通、医疗等。
总结:电磁感应定律是电磁学中的基本原理,描述了磁场变化和导体中的感应电流之间的关系。
电磁感应定律
dΦ i dt
dx Bl dt
C
A D
B B
v dx
l
Blv
设电路中感应电流为I, 则感应电动势做功的功率为
P I i i I i Blv
D C
2. 楞次定律 Lenz law 感应电流的效果,总是反抗引起感应电流的原因。
感应电流激发 的磁场通量 若 若 B B
磁通量的变化
若
B
若
B
i i i i 注意: 1)磁场方向及分布 2)M发生什么变化? 3)确定感应电流激发磁场的方向; 4)由右手定则从激发B方向来判断感应电流或i的方 向。
L R
K
当电键打开后,电源已不再向灯泡供应能量了。 它突然闪亮一下,所消耗的能量从哪里来的?
L R
K
由于使灯泡闪亮的电流是线圈中的自感电动势 产生的电流,而这电流随着线圈中的磁场的消失而 逐渐消失,所以,可以认为使灯泡闪亮的能量是原 来储存在通有电流的线圈中的,或者说是储存在线 圈内的磁场中,称为磁能。
如果回路的几何形状保持不变,而且在它的周 围空间没有铁磁性物质。
自感:回路自感的大小等于回路中的电流为单位 值时通过这回路所围面积的磁链数。 单位:亨利 ( H )
1
N L I
1H 1Wb A
3
1H 10 mH 10 H
6
2.互感应 由一个回路中电流变化而在邻近另一个回路中 产生感应电动势的现象,叫做互感现象,这种感应 电动势叫做互感电动势。
其中 L 体现回路产生自感电动势来 反抗电流改变的能力,称为回路的自感 系数,简称自感。它由回路的大小、形 状、匝数以及周围磁介质的性质决定。
电磁感应定律
电磁感应定律导言:电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一,它揭示了电磁场与电路之间的相互作用规律。
通过电磁感应定律,我们可以理解电动势的产生、发电机的工作原理以及电磁感应在许多现实应用中的重要性。
本文将详细介绍电磁感应定律的基本概念、数学表达以及应用情况。
一、电磁感应定律的基本概念电磁感应定律是由英国物理学家法拉第于1831年首次提出的。
它指出:当导体中的磁通量发生变化时,将在导体两端产生感应电动势,从而引起电流的产生。
二、电磁感应定律的数学表达1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应定律的基本表达式。
它可以用数学方式表示为:ε = -dφ/dt其中,ε表示感应电动势,dφ/dt表示磁通量的变化率。
2. 楞次定律楞次定律是电磁感应定律的重要推论,它是法拉第电磁感应定律的补充。
楞次定律可以用如下方式表述:感应电流的方向总是使得它所产生的磁场的磁通量变化量趋向于抵消原磁场的变化。
三、电磁感应定律的应用1. 电动势的产生根据电磁感应定律,当磁场相对于导体线圈发生变化时,线圈两端将产生感应电动势。
这一原理被应用于发电机等设备中,实现了机械能转化为电能的过程。
2. 电感电磁感应定律说明了导体中感应电动势的产生,同时也揭示了电感的存在。
通过将导体弯曲为线圈形状,可以增加电感的大小,并应用于电子电路中的滤波器等器件中。
3. 变压器电磁感应定律的应用之一是变压器。
变压器通过磁场的变化,使得两个相互绕制的线圈之间传导电磁感应,从而实现电能的传输与变压。
4. 感应加热电磁感应定律的实际应用之一是感应加热。
通过在导体中通以交变电流,产生的变化磁场将引起导体中的感应电流,从而使导体产生热量。
这种原理被广泛应用于感应炉等加热设备中。
5. 磁悬浮列车电磁感应定律的应用之一是磁悬浮列车。
通过在轨道上设置电磁铁,产生变化的磁场,从而引起列车中的感应电流,实现列车与轨道的悬浮与运行。
结论:电磁感应定律是电磁学的重要定律之一,其基本概念和数学表达形式在科学研究和实际应用中起到了重要作用。
电磁感应三大定律
电磁感应三大定律电磁学三大基本定律是库伦定律、安培定律和法拉第电磁感应定律,这三个定律的建立标志着人类对于电磁现象的认识发展到了新的阶段。
一、库伦定律:1、库仑定律定义:“库仑定律”是电磁场理论的基本定律。
真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥,异名电荷相吸。
2、公式:F=k(q1*q2)/r^2 (中学在利用库仑定律表达式进行计算时即使碰到负电荷也带入电荷量的绝对值进行计算,斥力或引力计算完后根据电性判断。
矢量运算正负电荷只需带入代数值即可。
)3、库仑定律成立的条件:(1)真空中;(2)静止;(3)点电荷(静止是在观测者的参考系中静止,至少有一个静止,中学计算一般不做要求)。
二、安培定律:“安培定律”(安培定则)也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。
通电直导线中的安培定则(安培定则一):用右手握住通电直导线,让大拇指指向直导线中电流方向,那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向。
通电螺线管中的安培定则(安培定则二):用右手握住通电螺线管,让四指指向电流的方向,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
三、法拉第电磁感应定律:1、定义:“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。
2、右手定则: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。
电磁感应定律
电磁感应定律电工基础教研室周学本节的研究目的了解时变电磁场最基本定律之一;了解电场和磁场之间的紧密联系。
本节的研究内容一、法拉第电磁感应定律二、感应电场1. 定律描述对象:闭合回路的磁通与电流之间的关系。
2. 原始表达式:m e t Φ∂=-∂d S B S t∂=-⋅∂⎰3. 几点说明:◆电磁感应引起的电动势叫感应电动势;◆大小:与穿过回路磁通的时间变化率成正比;◆参考方向:与磁通参考方向符合右手螺旋关系;◆负号:表示感应电流磁场阻碍磁通变化;◆感应电流:由感应电动势和回路电阻决定;◆感应电动势是更本质的物理量,与回路材料无关,可以推广到任意媒质内的假想回路。
m e tΦ∂=-∂d S B S t ∂=-⋅∂⎰4. 感应电动势的分类:m e tΦ∂=-∂d S B S t ∂=-⋅∂⎰称为感生电动势(变压器电动势)d S Be S t∂=-⋅∂⎰(1) 回路静止不动,Φm 变化仅因随时间变化引起B4. 感应电动势的分类:m e tΦ∂=-∂d S B S t ∂=-⋅∂⎰称为动生电动势(发电机电动势)(2) 不随时间变化,而回路整体或局部相对于媒质运动B ()d l e v B l=⨯⋅⎰4. 感应电动势的分类:m e tΦ∂=-∂d S B S t ∂=-⋅∂⎰(3) 随时间变化,而回路整体或局部同时相对于媒质运动B d ()d S l B e S v B lt ∂=-⋅+⨯⋅∂⎰⎰1.麦克斯韦对法拉第定律的推广(感应电场)麦克斯韦假说认为:变化磁场产生的感应电场,存在于空间中的任意点上,并且时变磁场与满足:j E j E d d ()d j l S l B e E l S v B lt∂=⋅=-⋅+⨯⋅∂⎰⎰⎰应用斯托克斯公式,可得()j B E v B t∂∇⨯=-+∇⨯⨯∂在静止媒质中j B E t∂∇⨯=-∂1.麦克斯韦对法拉第定律的推广(感应电场)2. 几点说明:◆空间中任意点;◆感应电场环量不为零,非保守场,力线是无头无尾闭合曲线;◆感应电场又叫涡旋电场。
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8-1 电磁感应定律
二.电磁感应定律 法拉第电磁感应定律表明,穿过闭合回路所围面 的磁通量发生变化时,不论这种变化是什么原因引起 的,回路中都会产生感应电动势。 如果回路由N匝线圈密 绕而成,在N匝线圈内产生 的感应电动势为
d dt
en
B
其中8:47 PM 称作磁链。 N 4/1/2013
解:由于矩形导线框内的磁场分 布不均匀,取如图面元求磁通量, 再由电磁感应定律求环路的感应 电动势。
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R
r
b
14
8-1 电磁感应定律
o I adr d m B dS
解:根据电流反向磁 通量的变化,可以求 得总电量。
G
1 q ( o ) R
4/1/2013 8:47 PM 16
8-1 电磁感应定律
o N1 I B l
o N 2 o
o N 1 N 2N 1 N 2 IS l 1 q ( o ) R 2 o N 1 N 2 IS lR 1.21 106 C
理学院
大学物理教学中心
College of Science
第八章 电磁感应 电磁场
8-1 电磁感应定律
4/1/2013 8:47 PM
1
8-1 电磁感应定律 一、电磁感应现象 1820年奥斯特发现电流在周围空间激发磁场,促 使科学家开始寻找其逆效应。电流可以产生磁场,磁 场是否也一定可以产生电流? 这一想法大大激发了英国物 理学家法拉第开始研究电磁 学的兴趣和热情,促使他将 研究方向从电化学转向电磁 学。1831年法拉第和美国物 理学家亨利各自独立地发现 法拉第(Michael Faraday 1791 了电磁感应现象。
4/1/2013 8:47 PM 3
8-1 电磁感应定律
当穿过一个闭合导体回路所围面的磁通量发生变 化时,无论这种变化是由什么原因所引起的,都会在 回路中产生感应电流,这种现象称作电磁感应(electromagnetic induction)现象。
B
dB 0 dt
G
v
G
4/1/2013 8:47 PM
L
4/1/2013 8:47 PM
b
a
o Iv dl 2l
24
8-2 动生电动势和感生电动势
积分叠加得
b a
o Iv o Iv b dl ln 2l 2 a
负号表示动生电动势的方向与l正方向相反。上式 表明,即使是直导线相对磁场作匀速运动,由于磁场 分布不均匀,感应电动势与直导线的相对位置有关。 导线相对磁场运动,在导线内产生感应电动势, 并在闭合回路中形成感应电流,洛伦兹力不作功,动 生电动势的能量又从何而来?
4.动生电动势同样可以由法拉第电磁感应定律计算。
4/1/2013 8:47 PM 22
Blv
8-2 动生电动势和感生电动势 v r 例题:由一根长度为l 的导体棒,在磁感强度为B的均
匀磁场中,以角速度在垂直磁场平面内绕端点O匀速 dr 转动,试求导体棒上的感应电动势。 解:导体棒上各点的速度不等, v B 取线元dr l B v B dl rBdr
4/1/2013 8:47 PM
21
8-2 动生电动势和感生电动势
讨论
ab
v B dl
1.动生电动势的非静电场力是洛伦兹力。 2.在一般情况下,由于磁感强度、导体的速度并不一 定是恒量,因此在一般情况下
3.动生电动势的方向为v B沿 dl 的投影方向。
4
8-1 电磁感应定律
在电磁感应现象中,回路中出现感应电流仅仅是 一种表象,其内在还有更本质的东西。 在回路中出现感应电流是由于回路中出现感应电 动势。根据电动势的定义 E i dl
L
这表明在回路磁通量发生变化时,回路中存在非 静电场,非静电场对单位正电荷所作的功等于电动势。
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8-2 动生电动势和感生电动势
一.动生电动势 我们将由于导体相对磁场运动,在导体内感应的 电动势称作动生电动势。 导体在磁场中相对磁场运动,导体中的自由电荷 与导体一起在磁场中运 动,自由电子受到洛伦 B 兹力的作用,在导体内 v 作定向运动,导体的两 端出现电荷积累。
电动势的方向由楞次定律可以确定,它反映了不 同能量形式转化过程中的能量守恒。电站利用电磁感 应,将机械动能(或热能)转化为电能。
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10
8-1 电磁感应定律
发电机的转子在定子的磁场中以恒定的转速转动, 在转子线圈中的感应电动势以正弦规律随时间变化。 这就是交流发电机的发电原理。
f ev B
20
f
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8-2 动生电动势和感生电动势
电荷的积累使得导体a、b两端的电势不等,a点 的电势高于b点的电势。
洛伦兹力是维持导体a、b两端电势差的非静电场 力,由电动势的定义 a E k dl ab B v f dl ab e f b v B dl ab
d d N dt dt
参考方向
6
8-1 电磁感应定律
1 d 回路内的感应电流为 I R dt 1 dq Idt d 通过回路的感应电荷 R 1 t 1 q Idt d ( o ) o R R 1 q ( o ) R 感应电动势和感应电流的大小与环路磁通量变化 的快慢程度有关,而感应电量仅仅与环路磁通量的增 量有关。利用这个原理,可以通过对感应电量的测量 间接测量磁通量的变化,这就是磁强计的设计原理。
o
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7
8-1 电磁感应定律
感应电动势的方向:取右手螺旋方向为参考方 向(如图)
d dt
如磁通量随时间 增加, < 0,电动势 方向与参考方向相反。
dd 0 0 dt dt
en
B
<0 >0
参考方向
如磁通量随时间减小, 考方向相同。
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dr b
B a
15
8-1 电磁感应定律 例题 一长螺线管长度l=1.0m,截面积S=1.0cm2,绕 有N1=1200匝导线,通有直流电流I=2.0A;螺线管外 绕有N2=200匝导线,线圈的总电阻R=100,当螺线 管内的直流电流反向时,通过外线圈导线截面上的总 电量为多少。
> 0,电动势方向与参
8
8-1 电磁感应定律
法拉第电磁感应定律中的负号,有确定的物理意 义。俄国物理学家愣次提出了判断感应电流方向的楞 次定律:感应电流的方向总是企图使感应电流产生的 磁场阻止环路磁通量的变化。
v
N
S
v
N
S
B
B
S N
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i
N S
i
9
8-1 电磁感应定律
op
op
1 Bl 2 2 动生电动势的方向为 v B 沿 dl 的投影方向,即指向 圆心O。
4/1/2013 8:47 PM
O
t
23
8-2 动生电动势和感生电动势
例题:在无限长直载流导线周围,有一导体棒,载 流导线与导体棒共面并相互垂直(见图),导体棒 沿电流方向以速度v运动,载流导线的电流为I。求导 体棒的动生电动势。 解:导体棒所在处的磁 场不均匀,取线元dl,线 I v 元的动生电动势 a b v B dl
l B
O
t
12
4/1/2013 8:47 PM
8-1 电磁感应定律
1 2 m BS Bl t 2 d m 1 Bl 2 dt 2
m
R b R
o I adr 2r
2r
o Ia R b ln 2 R
I
I Jot
d m o J oa Rb ln dt 2 R
4/1/2013 8:47 PM
R
r
-1867)英国物理学家和化学家
2 4/1/2013 8:47 PM
8-1 电磁感应定律
法拉第和奥斯特一样深信 “ 各种自然力的统一 性”,追求这种统一性成为法拉第进行科学研究的哲 学思想基础,导致法拉第历经十余年无数次失败,终 于在1831年发现了电磁感应现象。同时代瑞士物理学 家克拉顿的实验距离发现电磁感应仅一步之遥。 长期以来,我就持有一种观点,几乎是一种信 仰,我相信其他许多爱好自然知识的人也会共同有 的,就是物质的力表现出来时所具有的各种形态, 都有一个共同的根源,或者换句话说,他们是相互 直接联系的,也是相互依赖的,所以他们似乎是可 以相互转换的。 ——Michael Faraday