Faraday 法拉第定律
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是磁通匝链数
NΦ = Ψ
感
应 电 动 势 的 方 向
楞次定律
• 闭合回路中感应电流的方向，总是 闭合回路中感应电流的方向， 使得感应电流所激发的磁场阻碍引 起感应电流的磁通量的变化 • 等价表示：感应电流的效果总是反 等价表示： 抗引起感应电流的原因 • 感应电流只有按照楞次定律所规定 的方向流动才能符合能量守恒定律
法拉第定律
ε
i
dΦ . =− dt
电磁感应定律
• 电磁感应现象是怎样发现的？ 电磁感应现象是怎样发现的？ 电 ? 磁 • 多种探索均告失败
– 例如安培、科拉顿 例如安培、
• 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象
–未能识别 无从解释
法拉第的发现
• 1831年8月29日 Faraday 1831年 29日 做了第一个电磁感应实验 并取得成功。 并取得成功。
电流
• 电荷的定向运动形成电流 • 恒定电流：电流强度不随时间变化 恒定电流： • 在闭合电路中，是什么力量驱使电 在闭合电路中， 荷运动？ 荷运动？
– 静电力：使电荷从低电势——高电势 静电力：使电荷从低电势——高电势 – 非静电力 ： 提供能量使电荷从低电势 —— 非静电力：提供能量使电荷从低电势—— 高电势
电源：
• 在外电路上维持恒定电压，在电 在外电路上维持恒定电压， 场力作用下
– 正电荷从电源正极——负极 正电荷从电源正极——负极
• 在电源内部在非静电力作用下
– 正电荷克服静电力 从电源负极——正极 从电源负极——正极
来自百度文库
电动势： 电动势：
• 把单位正电荷从负极通过电源内部 移到正极时， 移到正极时，非静电力所做的功
法拉第甚至于猜测
• 磁效应的传播速度可能与光速有相同的 量级。 量级。 • 1832年写给英国皇家学会的信中写道： 1832年写给英国皇家学会的信中写道 年写给英国皇家学会的信中写道：
– “磁作用的传播需要时间，即一个磁铁作 磁作用的传播需要时间， 用于另一个远处的磁铁或者一块铁时， 用于另一个远处的磁铁或者一块铁时，产 生作用的原因（我可以称之为磁） 生作用的原因（我可以称之为磁）是逐渐 地从磁体传播开去的， 地从磁体传播开去的，这种传播需要一定 的时间，而这个时间显然是非常短的。 的时间，而这个时间显然是非常短的。”
法拉第的观点
• 持近距作用观点
–与当时盛行的超距作用观点相背； 与当时盛行的超距作用观点相背； –法拉第认为对力线的研究甚至于比对产生 力线的源的研究还要重要。 力线的源的研究还要重要。
• 关注动态变化
–许多研究此产生电的人预期产生出静态电 持续电流； 场，持续电流； –法拉第认为 磁体变化—电紧张状态变化— 磁体变化—电紧张状态变化—感应电动势
法拉第电磁感应定律
• 通过以闭合回路为周界的任意曲 面的磁通量发生变化时， 面的磁通量发生变化时，在闭合 回路中就有感应电动势产生； 回路中就有感应电动势产生；其 的大小与磁通量随时间的变化率 成正比
ε
i
dΦ . =− dt
演示点播
N匝线圈: 匝线圈: 总感应电动势: 总感应电动势:
ε
i
dΦ d (NΦ ) (N . = −N =− dt dt
“我还认为电感应也是这样传播的， 我还认为电感应也是这样传播的， 我认为磁力从磁极出发的传播类似 于水面上波纹的振动或者空气粒子 的声振动， 的声振动 ， … 我 打算把振动理论应 用于磁现象， 就象对声所做的那样， 用于磁现象 ， 就象对声所做的那样 ， 而且这也是光现象最可能的解释 也是光现象最可能的解释， 而且这 也是光现象最可能的解释 ， 类比之下， 我认为也可以把振动理 类比之下 ， 我认为也可以 把振动理 论应用于电感应。 直到1938 1938年 论应用于电感应 。 ” （ 直到 1938 年 才发现） 才发现）
示意图
电磁感应现象
演示实验
Faraday观察的结果 Faraday观察的结果
• 把可以产生感应电流的情况概括成 五类： 五类：
– – – – – – 变化的着电流 变化的着电流； 电流； 变化着的磁场 磁场； 变化着的磁场； 运动的稳恒电流 稳恒电流； 运动的稳恒电流； 运动的磁铁 磁铁； 运动的磁铁； 导体。 在磁场中运动的导体 在磁场中运动的导体。 英语讲解点播
ε = ∫ K ⋅ dl
−
+
与外电路是否接通无关， 与外电路是否接通无关， 不限于 闭合回路，定义为 闭合回路，
ε = ∫ K ⋅ dl
法拉第对电磁感应的研究
• 感应电流的出现表明
–存在着某种推动电流的非静电力 ——感应电动势 ——感应电动势
• 即便没有感应电流，感应电动势 即便没有感应电流， 仍应存在。 仍应存在。
电磁驱动
涡电流
• 大块金属处于变化 磁场中或在磁场中 运动时， 运动时，其中产生 的感应电流呈涡旋 ——涡电流 状——涡电流 • 大块金属电阻小， 大块金属电阻小， 涡电流大， 涡电流大，释放大 量热量
高频感应加热
电磁炉
电磁阻尼
涡电流在磁场中 所受到安培力 ——电磁阻尼 ——电磁阻尼
阻尼摆演示
应用
转 速 计
NΦ = Ψ
感
应 电 动 势 的 方 向
楞次定律
• 闭合回路中感应电流的方向，总是 闭合回路中感应电流的方向， 使得感应电流所激发的磁场阻碍引 起感应电流的磁通量的变化 • 等价表示：感应电流的效果总是反 等价表示： 抗引起感应电流的原因 • 感应电流只有按照楞次定律所规定 的方向流动才能符合能量守恒定律
法拉第定律
ε
i
dΦ . =− dt
电磁感应定律
• 电磁感应现象是怎样发现的？ 电磁感应现象是怎样发现的？ 电 ? 磁 • 多种探索均告失败
– 例如安培、科拉顿 例如安培、
• 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象
–未能识别 无从解释
法拉第的发现
• 1831年8月29日 Faraday 1831年 29日 做了第一个电磁感应实验 并取得成功。 并取得成功。
电流
• 电荷的定向运动形成电流 • 恒定电流：电流强度不随时间变化 恒定电流： • 在闭合电路中，是什么力量驱使电 在闭合电路中， 荷运动？ 荷运动？
– 静电力：使电荷从低电势——高电势 静电力：使电荷从低电势——高电势 – 非静电力 ： 提供能量使电荷从低电势 —— 非静电力：提供能量使电荷从低电势—— 高电势
电源：
• 在外电路上维持恒定电压，在电 在外电路上维持恒定电压， 场力作用下
– 正电荷从电源正极——负极 正电荷从电源正极——负极
• 在电源内部在非静电力作用下
– 正电荷克服静电力 从电源负极——正极 从电源负极——正极
来自百度文库
电动势： 电动势：
• 把单位正电荷从负极通过电源内部 移到正极时， 移到正极时，非静电力所做的功
法拉第甚至于猜测
• 磁效应的传播速度可能与光速有相同的 量级。 量级。 • 1832年写给英国皇家学会的信中写道： 1832年写给英国皇家学会的信中写道 年写给英国皇家学会的信中写道：
– “磁作用的传播需要时间，即一个磁铁作 磁作用的传播需要时间， 用于另一个远处的磁铁或者一块铁时， 用于另一个远处的磁铁或者一块铁时，产 生作用的原因（我可以称之为磁） 生作用的原因（我可以称之为磁）是逐渐 地从磁体传播开去的， 地从磁体传播开去的，这种传播需要一定 的时间，而这个时间显然是非常短的。 的时间，而这个时间显然是非常短的。”
法拉第的观点
• 持近距作用观点
–与当时盛行的超距作用观点相背； 与当时盛行的超距作用观点相背； –法拉第认为对力线的研究甚至于比对产生 力线的源的研究还要重要。 力线的源的研究还要重要。
• 关注动态变化
–许多研究此产生电的人预期产生出静态电 持续电流； 场，持续电流； –法拉第认为 磁体变化—电紧张状态变化— 磁体变化—电紧张状态变化—感应电动势
法拉第电磁感应定律
• 通过以闭合回路为周界的任意曲 面的磁通量发生变化时， 面的磁通量发生变化时，在闭合 回路中就有感应电动势产生； 回路中就有感应电动势产生；其 的大小与磁通量随时间的变化率 成正比
ε
i
dΦ . =− dt
演示点播
N匝线圈: 匝线圈: 总感应电动势: 总感应电动势:
ε
i
dΦ d (NΦ ) (N . = −N =− dt dt
“我还认为电感应也是这样传播的， 我还认为电感应也是这样传播的， 我认为磁力从磁极出发的传播类似 于水面上波纹的振动或者空气粒子 的声振动， 的声振动 ， … 我 打算把振动理论应 用于磁现象， 就象对声所做的那样， 用于磁现象 ， 就象对声所做的那样 ， 而且这也是光现象最可能的解释 也是光现象最可能的解释， 而且这 也是光现象最可能的解释 ， 类比之下， 我认为也可以把振动理 类比之下 ， 我认为也可以 把振动理 论应用于电感应。 直到1938 1938年 论应用于电感应 。 ” （ 直到 1938 年 才发现） 才发现）
示意图
电磁感应现象
演示实验
Faraday观察的结果 Faraday观察的结果
• 把可以产生感应电流的情况概括成 五类： 五类：
– – – – – – 变化的着电流 变化的着电流； 电流； 变化着的磁场 磁场； 变化着的磁场； 运动的稳恒电流 稳恒电流； 运动的稳恒电流； 运动的磁铁 磁铁； 运动的磁铁； 导体。 在磁场中运动的导体 在磁场中运动的导体。 英语讲解点播
ε = ∫ K ⋅ dl
−
+
与外电路是否接通无关， 与外电路是否接通无关， 不限于 闭合回路，定义为 闭合回路，
ε = ∫ K ⋅ dl
法拉第对电磁感应的研究
• 感应电流的出现表明
–存在着某种推动电流的非静电力 ——感应电动势 ——感应电动势
• 即便没有感应电流，感应电动势 即便没有感应电流， 仍应存在。 仍应存在。
电磁驱动
涡电流
• 大块金属处于变化 磁场中或在磁场中 运动时， 运动时，其中产生 的感应电流呈涡旋 ——涡电流 状——涡电流 • 大块金属电阻小， 大块金属电阻小， 涡电流大， 涡电流大，释放大 量热量
高频感应加热
电磁炉
电磁阻尼
涡电流在磁场中 所受到安培力 ——电磁阻尼 ——电磁阻尼
阻尼摆演示
应用
转 速 计