電磁感應現象

電磁感應現象

放在變化磁通量中的導體會産生電動勢
電磁感應(Electromagnetic induction)現象是指放在變化磁通量中的導體,會産生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢,若将此導體閉合成一回路。[1]則該電動勢會驅使電子流動,形成感應電流(感生電流)邁克爾·法拉第是一般被認定為于1831年發現了電磁感應的人,雖然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能對此有所預見。電磁感應現象的發現,是電磁學領域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的内在聯系,而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎,為人類獲取巨大而廉價的電能開辟了道路,在實用上有重大意義。
    中文名:電磁感應現象 外文名:Electromagnetic induction 别名:磁電感應現象 發現者:邁克爾·法拉第

定義

閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時,導體中就會産生電流,這種現象叫電磁感應現象。本質是穿過閉合回路的磁通量發生變化。由電磁感應現象産生的電流叫做感應電流。

現象發現

發現

1831年8月,法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上,線圈A接直流電源,線圈B接電流表。他發現,當線圈A的電路接通或斷開的瞬間,線圈B中産生瞬時電流。法拉第發現,鐵環并不是必須的。拿走鐵環,再做這個實驗,上述現象仍然發生,隻是線圈B中的電流弱些。為了透徹研究電磁感應現象,法拉第做

了許多實驗。1831年11月24日,法拉第向皇家學會提交的一個報告中,把這種現象定名為“電磁感應現象”,并概括了可以産生感應電流的五種類型:變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。法拉第之所以能夠取得這一卓越成就,是同他關于各種自然力的統一和轉化的思想密切相關的。正是這種對于自然界各種現象普遍聯系的堅強信念,支持着法拉第始終不渝地為從實驗上證實磁向電的轉化而探索不已。這一發現進一步揭示了電與磁的内在聯系,為建立完整的電磁理論奠定了堅實的基礎。

發現者

邁克爾·法拉第(Michael Faraday,1791-1867),英國著名物理學家、化學家。在化學、電化學、電磁學等領域都做出過傑出貢獻。他家境貧寒,未受過系統的正規教育,但卻在衆多領域中作出驚人成就,堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計個人名利的典範,對于青少年富有教育意義。

意義

電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一,它顯示了電、磁現象之間的相互聯系和轉化,對其本質的深入研究所揭示的電、磁場之間的聯系,對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。

相關定則

右手定則

右手定則簡單展示了載流導線如何産生一個磁場。伸開右手,使大拇指跟其餘四個手指垂直,并且都跟手掌在一個平面内,把右手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心(即手心正對磁場N極方向),大拇指指向導體運動的方向,那麼其餘四個手指所指的方向就是感應電流的方向。

左手定則

左手定則則反映了帶電粒子(載流導線)在磁場中的受力情況。伸開左手,使大拇指跟其餘四個手指垂直,并且都跟手掌在一個平面内,把左手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心,四指指向帶電粒子運動(電流所指)方向,則大拇指的方向就是導體受力的方向。

相關計算

假設閉合電路是一個n匝的線圈,可表示為:式中n為線圈匝數,ΔΦ為磁通量變化量,單位Wb,Δt為發生變化所用時間,單位為s.ε為産生的感應電動勢,單位為V

感應電動勢計算

1.E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}

2.E=BLVsinA(切割磁感線運動)E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L:有效長度(m)}

3.Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢){Em:感應電動勢峰值}

4.E=BLLω/2(導體一端固定以ω旋轉切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}

磁通量

磁通量Φ=BS{Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(㎡)}

感應電動勢

感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源内部的電流方向:由負極流向正極}

自感電動勢

自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大),ΔI:變化電流,Δt:所用時間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}

現象利用

利用電磁感應現象可以制成發電機,實現機械能轉化為電能。

生活中的電磁爐也正是電磁感應的應用

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