简述电磁感应定律的建立(一)
简述电磁感应定律的建立
简述电磁感应定律的建立电磁感应定律建立之后，得到了广泛的应用。
由于工作需要，本文将从电磁感应定律入手，简述法拉第一生对电磁学和电磁感应定律的贡献。
在法拉第的实验中，人们观察到了这样的现象：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，且产生的电流方向跟切割磁感线运动的方向相同，电流的大小与磁感线圈数的多少有关，电流大小与磁感线圈数成正比，跟导体运动速度成反比，电流与导体运动方向间的夹角称为电流方向与磁感线圈数之间的夹角，可以用电流强弱来表示。
但是当时没有直观的方法，只能用无数次实验进行猜测，猜测实验中所用的方法及设备。
(1)建立感应电流与磁通量的关系，并指出法拉第电磁感应定律是自然界中一条普遍的基本定律，是感应电动势的基本规律。
(2)发现了电磁感应现象后，法拉第还花费大量精力去探索电磁感应的规律，终于建立了电磁感应定律，把这个现象规律性地表达了出来，奠定了物理学的重要基础。
法拉第通过一系列的实验，证明了电磁感应定律的正确性。
在他的研究中，创造性地利用了安培定则、左手定则等辅助方法，使他的发现一开始就被推广，而他的实验都是在真空中完成的，可见他严肃的科学态度和实事求是的工作精神。
(3)法拉第的发现过程体现了他一丝不苟、严谨的科学态度，也充分显示了他独特的个性。
法拉第一生酷爱实验，勤奋执着，把毕生精力全部投入到科学事业上，不为名利所动，也不接受别人施舍的金钱，始终坚持走科学道路，勇敢地面对实验失败。
法拉第终身未娶，不幸因病逝世，他的晚年更加孤寂。
他身处逆境，从不气馁，努力顽强地探索科学的奥秘，最终完成了伟大的《电磁学》，永远刻在人类文化宝库的丰碑上。
法拉第电磁感应定律的发现开辟了电磁学的新纪元。
在日常生活中，交流电在任何导线中都是存在的。
电子在电路中移动的情况下，会遇到导线周围的磁场，根据法拉第电磁感应定律的作用效果，就形成了感应电流。
感应电流在闭合电路中就会发热，产生热效应。
电磁感应定律
d i k dt
国际单位制
i
Φ
d i dt
伏特
韦伯
k 1
说明：
d dt
1）负号表示感应电动势的方向，即感应电动势总 是与回路内磁通量随时间变化率的正负相反。 2）若闭合回路由 N 匝密绕线圈串联而成，总电动 势等于各匝线圈所产生的电动势之和。
dΦ d ( NΦ ) dΨ ε N dt dt dt
B
N
维持滑杆运动必须有外 力不断作功，这符合能量守 恒定律。 楞次定律是能量守恒 定律的一种表现。
机械能 焦耳热
F
S
v
此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热。
三、电磁感应定律 当穿过闭合回路所围 面积的磁通量发生变化时， 回路中会产生感应电动势， 且感应电动势正比于磁通 量对时间变化率的负值。
法拉第
英国伟大的物理学家和 化学家。他创造性地提出场 的思想，磁场这一名称是法 拉第最早引入的。他是电磁 理论的创始人之一，于1831 年发现电磁感应现象，后又 相继发现电解定律，物质的 抗磁性和顺磁性，以及光的 偏振面在磁场中的旋转。
Michael Faraday 1791-1867
一、电磁感应现象
0 Ib
I
l
a
v
b
x
例： 在通有电流为 I = I0cosωt 的长直载流导线旁，放 置一矩形回路，如图所示，回路以速度v 水平向右运动， 求：回路中的感应电动势。
μ0 I 解：建立坐标系，电 B= 流I的磁感应强度为： 2πx 如图所示取一窄条带dx，
dx x I
L
dΦ m B dS BdS cos θ ˆ , cos θ 1 B // n μ0 I Ldx dΦ m BdS 2πx Φ m dΦ m
电磁感应的基本原理
电磁感应的基本原理电磁感应是指在磁场中，当导体中发生运动或者磁场发生变化时，产生感应电动势的现象。
这个现象是由法拉第电磁感应定律描述的，即磁通变化率与感应电动势成正比。
本文将介绍电磁感应的基本原理及其应用。
一、电磁感应的基本原理可以总结为三个方面：法拉第电磁感应定律、楞次定律和磁场的作用。
1.1 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现象的重要定律。
它表明，当闭合电路中的磁通变化时，电路中会产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁通变化率成正比，方向由楞次定律决定。
数学上，法拉第电磁感应定律可以表示为：\(\varepsilon = - \frac{d\Phi}{dt}\)其中，\(\varepsilon\)表示感应电动势，\(\Phi\)表示磁通量，\(t\)表示时间。
1.2 楞次定律楞次定律描述了感应电动势产生的方向。
按照楞次定律，感应电流的方向总是使得它所产生的磁场，抵消原磁场的变化。
这意味着感应电动势的方向与磁通变化的方向总是相反的。
1.3 磁场的作用电磁感应是在磁场中发生的现象，因此磁场的存在是电磁感应的前提。
当导体运动或者磁场发生变化时，磁场会与导体中的电子相互作用，导致感应电动势的产生。
二、电磁感应的应用电磁感应的原理被广泛应用于各个领域，以下列举几个典型的应用。
2.1 发电机发电机是电磁感应原理的典型应用之一。
通过旋转导体或磁场的方式，使导体中的电子受到磁场的作用，产生感应电动势。
通过感应电动势的输出，机械能被转化为电能。
2.2 变压器变压器也是电磁感应原理的重要应用之一。
变压器利用电磁感应的原理，实现了电压的升降变换。
通过相互感应的线圈，将输入电压转换为输出电压，实现电能的传输与变换。
2.3 电感传感器电感传感器是利用电磁感应原理，测量电感值的一种设备。
它通过测量感应电动势的大小，推导出电感的值。
电感传感器在电子工程中有着广泛的应用，例如电路测试、非接触式测量等领域。
2.4 磁共振成像磁共振成像技术是医学领域中常用的诊断技术之一。
4.4法拉第电磁感应定律 (1)
四.法拉第电磁感应定律教学重点：法拉第电磁感应定律。
教学难点：对磁通量的变化及磁通量的变化率的理解一、基本知识1、感应电动势电磁感应现象：叫电磁感应现象产生感应电流的条件：。
感应电动势：叫感应电动势产生条件：与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的有关注意：磁通量的大小φ;磁通量的变化∆φ;磁通量的变化快慢（∆φ/∆t）的区分2、法拉第电磁感应定律内容：。
公式：单匝线圈：多匝线圈：E=3、导线切割磁感线时产生的感应电动势计算公式：θ是。
推导方法：条件：导线的运动方向与导线本身垂直适用范围：单位：1V=1T⨯1m⨯1m/s=1Wb/s 4、反电动势我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是。
教材P16 二、例题分析例1、如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角θ，导线长度为L）例2、如图17－13所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从角顶c贴着角架以速度v向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势？例3、如图17－14所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s，设插入方式相同，试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(2)两次线圈之中电流之比？(3)两次通过线圈的电量之比？例4、如图17－16所示，有一匀强磁场B＝1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内，有一金属棒AO，绕平行于磁场的O轴顺时针转动，已知棒长L＝0.20 m，角速度ω＝20rad/s，求：(1)O、A哪一点电势高？(2)棒产生的感应电动势有多大？跟踪反馈1．如图17－17所示中PQRS为一正方形线圈，它以恒定的速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线圈平面，MN与线圈边成45°角，E、F分别为PS、PQ的中点，关于线圈中感应电流的大小，下面判断正确的是[ ]A．当E点经过MN时，线圈中感应电流最大B．当P点经过MN时，线圈中感应电流最大C．当F点经过MN时，线圈中感应电流最大D．当Q点经过MN时，线圈中感应电流最大2．有一总电阻为5Ω的闭合导线，其中1m长部分直导线在磁感应强度为2T的水平匀强磁场中，以5m/s的速度沿与磁感线成30°角的方向运动，如图17－18所示，该直导线产生的感应电动势为________V，磁场对直导线部分的作用力大小为________N，方向为________．3．有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图17－19所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环的电荷量为________C．4．如图17－20所示，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在平面与磁感线垂直，经过t时刻后转过120°角，求：(1)线框内感应电动势在t时间内的平均值(2)转过120°角时感应电动势的瞬时值(3)设线框电阻为R，则这一过程中通过线框截面的电量。
电磁感应的原理(一)
电磁感应原理：一、什么是电磁感应？电生磁、磁生电，这就是电磁感应。
1、电生磁：图1.1所示就是一个电生磁的实例图1.1 图1.2在一只铁钉上面用导线绕了一个线圈，当把线圈的两端分别连接在一个电池的正极和负极时，电流就会经由线圈流过，这时铁钉就具有了吸引铁屑的能力，铁钉就有了磁性，图1.1所示。
此时把连接于电池的导线取消，流过线圈的电流被切断，铁屑有都离开铁钉，掉落下来，铁钉又失去了磁性，图1.2所示。
因为线圈有电流流过而产生了磁性，因为线圈的电流被切断停止了电流的流过，又失去了磁性，这就是电生磁的现象。
图1.3 图1.4既然导体流过电流就能产生磁，那么电流流动的方向和磁极（N极S极）的方向有什么关系呢？。
在电工原理的概念中，有一个著名的定则“右手螺旋定则”（也称“安培定则”），就是依据右手握拳，拇指伸直这种手的形态；来判断磁场的方向。
也就是根据导体或者线圈内部电流的方向来判断磁场的方向：图1.3所示；这是一个闭合的回路，图中电流由电池的正极经过线圈流向负极，线圈上箭头方向是电流的方向，线圈内部产生磁力线的方向是左边是S极、右边是N极，这正好和图1.4所示的右手握拳，拇指伸直这种手的形态相吻合，即；右手四指所指是电流的方向，伸直拇指所指是磁场N极的方向（也就是磁力线的指向）。
同样通电的直导线的周围也会产生以导线为圆心的同心圆磁场，图1.5所示。
这个直导线流过电流的磁场和磁场的方向也可以采用右手握拳，拇指伸直这种手的形态来判断：如图1.6所示；右手握通电的直导线，拇指是电流的方向，握拳的四指就是围绕直导线磁场的方向。
图1.5图1.6结论：导体通过电流就会产生磁场，并且磁场的方向和电流的方向有关。
2、磁生电图1.7是自行车发电机的构造原理图；图1.7 图1.8在图1.7中，中间有标有N S极的是一个圆形永久磁铁，其磁力线的分布是从N（北极）极指向S（南极）极，图中有箭头的虚线是磁场磁力线的分布图。
在圆形永久磁铁的两边分别有两个串联在一起的线圈，由于线圈靠近永久磁铁，线圈也置身于磁场中；磁力线从线圈中穿过。
4.4 法拉第电磁感应定律(一)
4.4法拉第电磁感应定律（一）【学习目标】1．知道什么叫感应电动势。
2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、tnE ∆∆Φ=。
3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4．知道E =BLv sin θ如何推得。
【知识回顾】1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2．在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？3．恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？【新知学习】一、感应电动势1.感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势，叫感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于电源，导体本身的电阻相当于电源内阻.当电路断开时，无(“有”或“无”)感应电流，但有(“有”或“无”)感应电动势.2、产生感应电动势的条件是 。
二、电磁感应定律1、内容： .2、表达式：3、注意事项：（1）要严格区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。
（2）磁通量的变化率与匝数的多少无关。
（3）由ε＝Δφ/Δt 算出的通常是时间Δt 内的 ，一般不等于初态与末态电动势的平均值。
（4）E ＝n ΔΦΔt 计算的是Δt 时间内平均感应电动势，当Δt →0时，E ＝n ΔΦΔt的值才等于瞬时感应电动势.（5）磁通量的变化常由B 的变化或S 的变化引起.①当ΔΦ仅由B 的变化引起时，E ＝nS ΔB Δt . ②当ΔΦ仅由S 的变化引起时，E ＝nB ΔS Δt . （6）、感应电动势的方向由 来判断（7）、感应电量：在Δt 时间内通过电路中某一横截面的电量q=例1 下列几种说法中正确的是( )A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C.线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D.线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大例2 如图1甲所示的螺线管，匝数n ＝1500匝，横截面积S ＝20cm 2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化，(1)2s 内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(2)磁通量的变化率多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？应用E ＝n ΔΦΔt时应注意的三个问题： 1 此公式适用于求平均电动势.2 计算电动势大小时，ΔΦ取绝对值不涉及正、负.3 ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S ，ΔΦΔt 为Φ－t 图象的斜率，ΔB Δt为B －t 图象的斜率. 二、导体切割磁感线时的感应电动势1.垂直切割：导体棒垂直于磁场运动，B 、l 、v 两两垂直时，如上图甲所示，E ＝Blv .2.不垂直切割：导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，则E ＝Blv 1＝Blv sin θ.3.公式E ＝Blv sin θ的理解：（1）此公式一般应用于 导体各部分的磁感应强度相同的情况；（2）该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势.（3）式中l 应理解为导体切割磁感线时的有效长度，即导体在与v 垂直方向上的投影长度.如图3甲中，感应电动势E ＝Blv ＝2Brv ≠B πrv (半圆弧形导线做切割磁感线运动).在图乙中，感应电动势E ＝Blv sin θ≠Blv .（4）公式中的v 应理解为导体和磁场间的相对速度，当导体不动而磁场运动时，同样有感应电动势产生.（5）若导体棒绕某一固定轴旋转切割磁感应线，虽然棒上各点的线速度并不相同，但可用棒各点的平均速度（即棒的中点速度）代替切割速度。
简述电磁感应定律
电磁感应定律1. 介绍电磁感应定律是物理学中一个重要的基础定律，它描述了磁场变化时在导体中产生的感应电动势和感应电流。
这个定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年发现的，被称为法拉第电磁感应定律。
2. 第一法拉第电磁感应定律第一法拉第电磁感应定律是指当导体中的磁通量发生变化时，将在导体中感应出一个电动势，它的大小正比于磁通量的变化速率。
数学表达式可以写为：ℰ=−dΦdt其中，ℰ表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间，d表示微分。
3. 磁通量的定义磁通量是衡量磁场通过一个区域的量度，它的大小等于磁场在该区域上的面积分。
磁通量通常用符号Φ表示，其数学表达式为：Φ=∫∫B⋅dA其中，B表示磁感应强度，dA表示面积矢量。
4. 导体中的感应电动势当导体中的磁通量发生变化时，根据第一法拉第电磁感应定律，将在导体中感应出一个电动势。
这个电动势将使得自由电子在导体中发生移动，从而形成感应电流。
为了更好地理解导体中感应电动势的产生，让我们来看一个简单的实例。
假设有一个导体环，它的形状是一个闭合的圆环，环的面积为A。
如果将这个导体环置于磁场中并让磁场发生变化，根据第一法拉第电磁感应定律，将在导体环中产生一个感应电动势。
这个感应电动势可以通过以下公式进行计算：ℰ=−dΦdt=−AdBdt其中，B表示磁感应强度，dΦ表示磁通量的微分，dt表示时间的微分。
由于磁场的变化会导致磁感应强度B的变化，所以在上式中将B看作是时间t的函数。
5. 导体中的感应电流根据欧姆定律，感应电动势会驱动电荷在导体中发生移动形成电流。
所以，当导体中产生感应电动势时，就会在导体中产生感应电流。
导体中的感应电流可以通过以下公式进行计算：I=ℰR其中，I表示感应电流，R表示导体的电阻，ℰ表示感应电动势。
6. Lenz定律Lenz定律是电磁感应定律的重要补充，它描述了感应电流的方向。
根据Lenz定律，感应电流的方向总是被磁场的变化所反对，它会产生一个与磁场变化方向相反的磁场，以抵消原始磁场的变化。
电磁感应定律的建立
（ Ｎｏ ． １ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｙ ｕ ａ ｎ ｓ ｈ ｉ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｙ ， Ｈｅ ｂ ｅ ｉ ． ０ ５ ０ ０ ０ ０ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ， ｓ ａ ｍ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ， ｏｌ ｆ ｌ ｏ ｗ ｓ ｈ ｔ ｅ Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ ｌ ａ ｗ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｌ ｅ ｔ ｓ ＇ ｇ ｕ ｅ ｓ ｓ ｈｅ ｔ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍ ｅ ｎ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ Ｏ ｅ ｒ ｓ ｔ ｅ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ Ｆ ａ ｒ ａ ｄ ａ ｙ ｈ ａ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｖ ｅ
， 一
般 为设 备施焊 前
１ ． 碳钢 低 合金钢 制 低温 压 力容器 ： 产 品 焊 接 ２ ． 盛 装毒 性程 度为 极度 高度 危害 介质 的容 器 ： 试件 ３ ． 材 料 标准 抗 拉 强度 下 限 值丈 于 ５ ４ ０ ＭＰ ａ 的 容 器 ，制 造 制 职拉 伸 、弯 曲、冲 击试 验 前监榆 员到 场 过 程中通 过 热处 理改 善 回复材 料性 能 的容 器： ４ ． 采 用应 变强 化技 术的 压 力容器
电磁感应定律的建立
△t相同，研究△φ对Ｅ的影响
表1
所用 条形 磁铁 数目
插入或 螺线管中 电流表指 拔出方 的磁通量 针的偏转
式 变化量 （大或小） （大或小）
１根 快速 ２根 快速
△φ 相同，研究△t 对Ｅ的影响
表2
所用 插入或 螺线管中的 电流表指
条形 拔出方 磁通量变化 针的偏转
磁铁 式 所用的时间 （大或小）
Ｃ.电路中磁通量变化越快，感应电动势就大．
Ｄ.若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电 动势一定为零．
达标检测
３.如图所示，将条形磁铁从相同的高 度分别以速度v和2v插入线圈，电流
表指针偏转角度较大的是（ B ）
A．以速度Ｖ插入． B．以速度２Ｖ插入． C．一样大． D．无法确定．
达标检测 4.当线圈中的磁通量发生变化时,则（ BC ）
A.线圈中一定有感应电流. B.线圈一定有感应电动势. C.感应电动势的大小与线圈的电阻
无关. D.磁通量变化越大,产生的感应电 动势越大.
法拉第电磁感应定律 的内容及表达式
E n t
小 结
科 学 探 究 的 七 要 素
制
定
提 出 问 题
猜 想 或 假 设
计 划 与 设 计
实
验
进 行 实 验 与 收 集 证 据
•
二、梦想无论怎样模糊，总潜伏在我们心底，使我们的心境永远得不到宁静，直到这些梦想成为事实才止；像种子在地下一样，一定要萌芽滋长，伸出地面来，寻找阳光。——林语堂
•
三、多少事，从来急；天地转，光阴迫。一万年太久，只争朝夕。——毛泽东
探测“地雷”活 动 据联合国统计，目前全球６０多 个国家的土地上埋设了１亿多个地雷， 导致平均每１５分钟就有一个人被炸 死或炸伤，因此，对地雷探测工具有 着迫切的需求.假设在一块较大的硬 纸板下面放置一根条形磁铁充当“地 雷”,你能借助几匝铜线圈与一个灵 敏电流表组装成探测器，确定地雷的 位置吗？
电磁感应定律的建立及法拉第思想的转变
电磁感应定律的建立及法拉第思想的转变读后感给排水2班姜俣0914020211本文从前人研究的代表性观点和分歧出发，介绍了国内外学界对法拉第电磁感应现象的认识。
就目前掌握的资料来看,国内学者对于法拉第发现电磁感应现象的研究绝大多数停留在介绍的层面,少有专门的论述,大多数学者的观点也基本相同。
比如众多学者都认为法拉第关于电磁感应现象的研究至1831年11月24日已结束,至此他已建立了电磁感应定律。
而经过研究发现,他的研究工作直至1832年4月17日才基本完成,电磁感应定律的提出时间不会早于1831年12月26日。
即使是专门致力于物理学史研究的学者,在一些问题上也存在误解。
其中一个比较典型的例子是,众多学者都认为法拉第在1831年11月24日向英国皇家学会宣读的论文中,把可以产生感应电流的情况概括成五种类型: (1)变化着的电流; (2)变化着的磁场; (3)运动的稳恒电流; (4)运动的磁铁; (5)在磁场中运动的导体。
②经过详细阅读11月24日的这篇论文,发现,其实法拉第并未作过上述论述,《法拉第日记》中也未见到类似的内容,而且此时法拉第的“磁力线”概念才开始形成,根本不可能出现所谓的“磁场”概念。
与此相似的错误认识还有一些,将在下文详细介绍。
从总体上来看,中国学界对于法拉第发现电磁感应现象的研究还远远不够,因而有必要进行进一步的研究。
相对于国内研究的不足,国外的研究则呈现“百家争鸣”的局面。
自19世纪下半叶直至现在,关于法拉第发现电磁感应现象的研究一直是学界的热点,吸引了众多学者的持续关注和不断研究,相关著述颇丰,以至于“关于法拉第的传记比牛顿和爱因斯坦都要多”[ 2 ] 。
①一方面,这些研究从不同角度把研究触角深入到法拉第生活及工作的各个层面,对与法拉第发现电磁感应现象有关的各方面问题都进行了细致地探讨,研究水平达到了一个前所未有的高度;另一方面,由于研究角度不同,随着研究的不断深入,学者们的分歧也逐渐增多,甚至于在一些重要问题上出现了截然相反的意见。
法拉第电磁感应定律(自制)
阶段4:实验结论法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。
教师简单介绍法拉第电磁感应定律形成的历史过程。
1831年，法拉第发现电磁感应现象，之后大量的科学家开始研究电磁感应现象，最早由纽曼、韦伯各自从理论上提出了感应电动势的计算公式，之后法拉第通过精切的实验验证了这一规律。人们为了纪念法拉第在电磁感应现象方面的突出贡献，就用他的名字命名了这一定律。
灯泡的亮度间接的反应了电源电动势的大小。
提出概念：感应电动势。
引发学生思考：感应电动势的大小与哪些因素有关？
引导学生分析现象的本质，培养学生对实验现象的分析能力。
二、进行新课
阶段1：猜想感应电动势的大小与哪些因素有关？
组织、指导学生进行分组实验，验证并补充自己的猜想。
利用所给的实验器材设计一个实验方案，运用电磁感应现象使得电表的指针偏转尽可能的大。
阶段2：探究感应电动势的大小与三个因素之间的定量关系
提问：探究感应电动势的大小与各因素间的关系应采用什么方法
（说明：对于控制变量法，学生已非常熟悉，所以此环节应放给学生，让学生充分发表他们的观点。）
引导学生应用控制变量法设计实验方案。
感应电动势的大小，磁通量的变化量，磁通量的变化时间这三者的测量是该实验的难点。
②保证每根磁铁对磁通量的贡献一样，即每根磁铁的磁性相同 ，每根磁铁与线圈的相对位置相同。
展示实验仪器，请同学上台进行实验操作并做指导。
第一步，控制线圈匝数与磁铁下落高度不变，改变磁铁的个数，探究感应电动势的大小与磁通量变化量之间的关系。
第二步：控制磁铁个数及线圈匝数不变，改变下落高度，探究感应电动势大小与磁通量变化时间之 间的关系。
第6.2节法拉第电磁感应定律(1)
第六章 ·电磁感应定律 第2节 电磁感应定律（1）◎目标导航一、法拉第电磁感应定律1. 问题引入：楞次定律解决了感应电流的方向，那么感应电流的大小由什么决定的呢？2. 实验探究（定性）①下图所示实验中，以相同速度分别将一根和两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？现象：插入时间相等时，一根条形磁铁时偏转角度小，两根条形磁铁时偏转角度大。
结论：在磁通量变化所用时间相同时，磁通量的变化量ΔФ越大，感应电流越大。
②下图所示实验中，保证磁通量变化相同，将两根条形磁铁快速或缓慢插入螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？现象：快速插入时，指针的偏转角度大，缓慢插入时，指针的偏转角度小。
结论：在磁通量变化量相同时，所用的时间Δt 越小，感应电流越大。
综合上述①和②，感应电流的大小跟磁通量的变化率有关，磁通量的变化率越大，感应电流越大。
3. 感应电动势导体中电流是导体两端的电势差产生的，电磁感应的导体相当于电源。
定义：在电磁感应现象中产生的电动势就称为感应电动势。
用E 表示，单位：伏特（V ）。
当导体所在电路闭合时，电路中产生感应电流；若电路不闭合，即使没有感应电流，电动势也依然存在。
所以电磁感应的本质是产生感应电动势。
4. 法拉第电磁感应定律①内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比．②公式：E ＝ΔΦΔt （通常由n 匝线圈组成 E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈匝数） 注意：（1）公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
（2）计算Φ时跟匝数无关，每一匝线圈都会产生感应电动势，相互串联，感应电动势相加。
（3）如果磁通量变化不均匀，该公式算出的是Δt 时间内感应电动势的平均值。
（4）磁通量的变化率对应Φt 图线上某点切线的斜率。
③对法拉第电磁感应定律的理解(1) 磁通量的变化率ΔΦΔt 和磁通量Φ没有直接关系．Φ很大时，ΔΦΔt 可能很小，也可能很大；Φ＝0时，ΔΦΔt 可能不为0.(2) 两种常见形式：①线圈面积S 不变，磁感应强度B 均匀变化，则E ＝n ΔB Δt ·S ；②磁感应强度B 不变，线圈面积S 均匀变化，则E ＝nB ·ΔS Δt .(其中ΔΦΔt 是Φ－t 图像上某点切线的斜率. ΔB Δt 为B －t 图像上某点切线的斜率)(3) 表象：电路闭合时有感应电动势，感应电流。
5.1.1电磁感应现象 电磁感应定律
变化的电磁场
问题导入
电流
磁场
产生
?
I
S
N
电流的磁效应
1820年奥斯特
问题导入
M.法拉第(1791~1869)伟大的物理学家、化学家、19世
纪最伟大的实验大师。
右图为法拉第用过的螺绕环
目录
CONTENTS
5-1 电磁感应定律
5-2 动生电动势和感生电动势5-3 自感和互感
5-4 磁场的能量
5-5 麦克斯韦电磁场理论
5-6 电磁波
5-7 电磁波的辐射
电磁感应现象、电磁感应定律
电磁感应现象
一、电磁感应现象
法拉第的发现
•1831年8月29日Faraday 做了第一个电磁感应
实验并取得成功。
示意图
在A 线圈的电路接通时，小磁针发生明显偏转，表明B 线圈产生了电流。
当切断A 线圈的电路时，磁针会又一次被扰动。
电磁感应现象
进一步的实验现象：
电磁感应现象
Faraday 观察的结果
•可以把产生感应电流的情况概括成五类：
–变化的着电流；–变化着的磁场；–运动的稳恒电流；–运动的磁铁；
–
在磁场中运动的导体。
当通过闭合导体回路所围曲面的磁通量变化时，回路中就会有电流产生。
m S
B dS
电磁感应
电磁感应定律
a
b
i
a b
v
i I 电动势
i
R
i
I i
I 形成
产生
二、电磁感应定律。
《大学物理》电磁感应的基本定律
dl
εd i = ( v ×B ) . dl
++ + ++
v ×B
v
fm
非静电性电场的场强为：
Ek=
fm e
= v×B
++ + ++
v ×B
所以动生电动势为：
ε . i = l E k dl
. =
l
(
v×B
)
dl
εd i = ( v ×B ) . dl ε i =l ( v×B ) . dl
v
感生电动势：由于磁场随时间变化所产生的 电动势。
由电动势定义：
ε . i
=
l
Ek
dl
E k 为非静电性电场的场强。
2-3-4 动生电动势
动生电动势：由于导线和磁场作相对运动所 产生的电动势。
感生电动势：由于磁场随时间变化所产生的 电动势。
由电动势定义：
ε . i
=
l
Ek
dl
E k 为非静电性电场的场强。对于动生电动 势非静电力为洛仑兹力
L
分四种情况讨论：
Φ n
1. Φ ＞0，ddΦt ＞ 0
ε 由定律得 i＜ 0
( B)
ε 绕 行方向 i L
ε故 i与L方向相反。
2. Φ ＞0，ddΦt ＜ 0
Φ n
ε 由定律得 i＞ 0
( B) 绕 行方向
εi
ε故 i与L方向相同。
L
3. （同学自证） Φ ＜ 0，ddΦt ＞ 0 4. （同学自证） Φ ＜ 0，ddΦt ＜ 0
2.2电磁感应定律的建立
D
第二节 电磁感应定律的建立
第二节 电磁感应定律的建立
第二节 电磁感应定律的建立
例1：下列关于感应电动势的说法中，正确的是 A.穿过闭合线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B.穿过闭合线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大 C.穿过闭合线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D.以上说法均不正确
C
例:2：下列关于感应电动势的说法中正确的是： A.穿过闭合回路的磁通量减小，回路中的感应电动势一定也减小 B.穿过闭合回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势也越大 C.线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一定越大 D.穿过闭合回路的磁通量的变化率不变，回路中的感应电动势也不变
磁通量的变化率—— ——变化的快慢 t
第二节 电磁感应定律的建立
法拉第（1791—1876） 是英国著名的物理学家、 化学家。他发现了电磁感 应现象，提出电场和磁场 的概念。场的概念对近代 物理的发展的重大意义。 他家境贫寒，出身于 铁匠家庭，未受过系统的 正规教育，但却在众多领 域中作出惊人成就，堪称 刻苦勤奋、探索真理、不 计个人名利的典范，对于 青少年富有教育意义。
2、实验探究
变量控制法
第二节 电磁感应定律的建立
3、实验结果 （1）用同样快速（控制时间）: 1根条形磁铁, △φ小,指针偏转小 2根条形磁铁, △φ大,指针偏转大 （2）用一根条形磁铁（控制磁通量）: 快速， △t小,指针偏转大 慢速， △t大,指针偏转小
第二节 电磁感应定律的建立
4、分析与论证 1、当时间相同时,磁通量变化越大,感应电流就越大,表明感应电 动势越大。 2、当磁通量变化相同时,所用时间越短,感应电流就越大,表明感 应电动势越大。 5、我的结论 感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关.
简述电磁感应定律
简述电磁感应定律电磁感应定律是一条非常重要的物理定律，它揭示了电流和磁场之间的相互关系。
本文将以简述电磁感应定律为标题，对该定律进行详细解析。
电磁感应定律是由英国物理学家法拉第于1831年首次发现的，他发现当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
这个发现被称为法拉第电磁感应定律，也被称为法拉第定律。
法拉第定律的数学表达形式是：感应电动势的大小等于磁通量的变化率。
磁通量的变化率可以用导体中的感应电流表示。
具体来说，如果一个导体被放置在一个磁场中，当磁场的强度或导体的位置发生变化时，导体中将会产生感应电动势，从而产生感应电流。
根据法拉第定律，导体中的感应电动势的方向遵循右手定则。
当右手握住导体，大拇指指向导体的运动方向，其他四指则指向感应电流的方向。
电磁感应定律的应用非常广泛。
例如，变压器就是利用电磁感应定律的原理工作的。
变压器由两个线圈组成，一个是输入线圈，另一个是输出线圈。
当输入线圈中的电流发生变化时，会产生磁场，从而在输出线圈中感应出电动势和电流。
这样就实现了电能的传输和变压。
另一个应用是发电机。
发电机通过旋转导体和磁场的相互作用来产生电能。
当导体在磁场中旋转时，导体中的感应电动势会随之变化，从而产生感应电流。
这个感应电流可以通过外部电路来使用。
电磁感应定律还有许多其他的应用，例如电磁感应传感器、感应加热等。
在工业生产和科学研究中，电磁感应定律的应用无处不在。
值得一提的是，电磁感应定律也是麦克斯韦方程组的一部分。
麦克斯韦方程组是电磁学的基本定律，描述了电磁场的产生和传播。
电磁感应定律是麦克斯韦方程组中的一个方程，与电场和磁场之间的关系密切相关。
总结一下，电磁感应定律揭示了电流和磁场之间的相互关系。
根据法拉第定律，当磁通量发生变化时，导体中会产生感应电动势，从而产生感应电流。
电磁感应定律在变压器、发电机等设备中有广泛的应用。
同时，它也是麦克斯韦方程组的一部分，是电磁学理论的重要组成部分。
法拉第电磁感应定律的应用(一)基本模型)
a逐渐减小的 匀速运动 减速运动 I＝0
匀加速运动 I 恒定
F
匀加速运动
三、无外力双棒问题
基本模型
运动特点
v0
最终特征
无外力 等距式
杆1做a渐小 的加速运动
杆2做a渐小 的减速运动 杆1做a渐小 的减速运动
v1=v2
I＝0
1
2
无外力 不等距式
1
v0
2
a＝0 I＝0
杆2做a渐小 的加速运动
L1v1=L2v2
四、有外力双棒问题
基本模型 有外力 等距式
F 1 2
运动特点
杆1做a渐大 的加速运动 杆2做a渐小 的加速运动 杆1做a渐小 的加速运动
最终特征
a1=a2
Δv 恒定 I 恒定
有外力 不等距式
1
F
2
杆2做a渐大 的加速运动
a 1 ≠a 2 a1、a2恒定
I 恒定
一、单棒问题
基本模型 阻尼式
v0
运动特点
a逐渐减小的 减速运动
a逐渐减小的 加速运动
最终特征
静止 I=0 匀速 I=0 (或恒定) 匀速 I 恒定
电动式 发电式
F
a逐渐减小的 加速运动
画等效电路
二、含容式单棒问题
基本模型
运动特点
最终特征
放电式 无外力 充电式
有外力 充电式
a逐渐减小的 匀速运动 加速运动 I＝0
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。
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简述电磁感应定律的建立(一)
【摘要】文章阐述了在英国19世纪初的社会背景下，法拉第的成长背景、科学背景以及他发现电磁感应定律的过程。
【关键词】法拉第；电磁感应；皇家研究院
一、19世纪初英国的科学、哲学与社会
19世纪初叶，不论是对于英国还是欧洲大陆的德国、法国都是可以称为是科学复兴和发展的时期。
在欧洲大陆，各国科学思想交流广泛，科学探究方法也普遍得到认同，科学成为了国际性的事业。
同时，科学与社会的联系也日益紧密。
支配科学方法的那种数学精神也影响了贸易、商业和工业。
“科学上的每个进步都增进我们对实际生活中某些可测量现象的驾驭；而实际生活中每个新发展都为科学探究准备了一块新的领域”。
英国虽然也受到德、法两国的影响，但是，同哲学上的德国和科学上的法国相比，英国在本世纪表现得明显的无所建树。
这一时期科学在法国可以夸耀的那种组织和保护在英国却闻所未闻。
英国科学没有一个中央组织机构，也没有形成什么学派，相反则是独立的个人风格。
在经济方面，英国的资产阶级正处于工业化过程中，他们越来越发现科学发展对技术革新产生的巨大影响。
新的技术学院相继建立，企业为其提供资金支持，还设立各种奖金；私人性质的学会和民间组织也可以从个人、企业或国家支持，继而可以从事工业所需的相关科技研究。
这样的联系一方面使科学不再是有闲、有钱的阶层的特权，而是作为一种职业存在；另一方面，科学也越来越成为实验室、工厂和市场的差使。
自由研究的可能性越来越小，取而代之的是仅仅解决实际生产中技术层面的问题。
在哲学与科学思想方面，英国也受到德国自然哲学兴起的影响。
自然哲学是用化学、数学，运用对立、互补、有机结合等概念来解释自然。
对立和统一思想就是自然哲学的产物。
正是由于这一思想的广泛传播才在科学上引起了一个重要的结果。
科学家开始关注多年被视为毫无关系的电现象和磁现象，开始研究电学和磁学以及电、磁之间的相互联系。
二、法拉第及其早年的成长和工作的背景
法拉第出生于伦敦的一个贫民窟，父亲是铁匠。
虽然家境贫苦，但幼年的法拉第还是读了几年小学。
在那里他学习了基本的读写和算术。
这样的基本教育使得法拉第从1804年开始在G.黎堡先生的书店作装订学徒的生活可以变得有意义。
他可以阅读所要装订的大量书籍。
正是在这长达7年学徒生活中，法拉第读到了I.瓦茨的《意识的改善》，“这本书成了指导法拉第学习的第一位老师”。
在装订《大英百科全书》中J.梯特勒撰写的“电学”条目时，法拉第开始对科学产生了最初的兴趣。
“他开始在书店的住处做实验，并记实验日记，一直坚持了数十年”。
试想如果没有早年的基本读写和算术教育。
这些书籍不可能对法拉第走上科学道路产生最初的影响。
法拉第曾在1810年参加了由J.塔特姆组织的“市哲学学会”。
“这个学会的成员每星期三在塔特姆家聚会，讨论感兴趣的科学问题、交流将已，听塔特姆作自然哲学讲演”。
正是在市哲学学会法拉第完成了他的“基本科学造就”。
在获得了力学、电学、光学、化学等基础学科的启蒙之时，他的兴趣也与日俱增的集中于科学。
法拉第在1812年2月～4月听了戴维的四次讲演，他仔细作了笔记，将笔记仔细装订并在当年的12月送给了戴维，明确地表达了从事科学的愿望。
1813年在戴维推荐下法拉第成为皇家研究院的实验室助理。
至此，法拉第开始了他风云变化的科学历程。
三、电磁感应定律的发现
（一）19世纪20年代电磁学的发展。
1820年，奥斯特发现电流磁效应后，物理学界表现了极大的关注，但同时也认为这就是电磁关系的全部内容。
1821年英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现以来电磁学实验的理论发展概况．戴维把这一工作交给了法拉第．法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生了极大的热情，并开
始转向电磁学的研究。
1821年，法拉第发现了电磁旋转现象，第一次实现了将电磁力转化为机械力。
他仔细地分析了电流的磁效应等现象，1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”。
与此同时，毕奥与安培对于奥斯特的发现做出回应，他们二人在关于电磁作用力的性质的问题上展开了一场争论。
毕奥认为电、磁都是不能变更的实体，在电磁相互作用中得到统
一。
而安培则认为电、磁是相同的实体，同一性在电流方面反映出来。
法拉第也许从这场争论中隐约看到，处理电磁学方面的问题，力比物质、效应比实体是更为关键的东西。
1822年，阿拉果和洪堡在进行地磁强度测定时发现金属可以阻止磁针的振荡。
这其实是人类发现的第一个电磁感应现象。
1824年阿拉果根据此现象又作了一个实验，将一个铜盘装在一个垂直轴上，让其可以自由旋转，但稍有滞后；反之，当磁针旋转时，铜盘亦然。
这就是著名的“阿拉果圆盘实验”。
阿拉果本人解释不了这个现象。
安培在实验中用通电流的螺线管取代磁针，仍得到阿拉果实验相同的结果。
但他没有发现阿拉果圆盘实验反映的是一种全新的事实，而简单的把本来不属于他的电动力学范畴的东西归并入他的理论，使一种已经暴露出来的新现象又重新掩盖起来。
（二）法拉第建立电磁感应定律的过程
早在1825年11月开始，法拉第就设计了三个实验试图找到磁转化为电的证据，但由于他还没有意识到电磁感应中最关键的东西，这三个实验都失败了。
如果法拉第先接好电流计，再把电池接于到鲜活螺线管的两端，他就能看到电流计指针转动。