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江蘇邱成機電有限公司

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電磁感應部分涉及三個方面的知識：

電磁感應式

電磁感應式

一是電磁感應現(xiàn)象的規(guī)律。電磁感應研究的是其他形式能轉化為電能的特點和規(guī)律，其核心是法拉第電磁感應定律和楞次定律。

電磁感應燈

電磁感應燈

楞次定律表述為：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。即要想獲得感應電流(電能)必須克服感應電流產(chǎn)生的安培力做功，需外界做功，將其他形式的能轉化為電能。法拉第電磁感應定律是反映外界做功能力的，磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，外界做功的能力也越大。

二是電路及力學知識。主要討論電能在電路中傳輸、分配，并通過用電器轉化成其他形式能的特點規(guī)律。在實際應用中常常用到電路的三個規(guī)律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學中的牛頓定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理和能量守恒定律等概念。

三是右手定則。右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進入手心（當磁感線為直線時，相當于手心面向N極），大拇指指向導線運動方向，則四指所指方向為導線中感應電流的方向。

電磁學中，右手定則判斷的主要是與力無關的方向。為了方便記憶，并與左手定則區(qū)分，可以記憶成：左力右電（即左手定則判斷力的方向，右手定則判斷電流的方向）。或者左力右感、左生力右通電。

計算公式編輯 播報

一、感應電動勢的大小計算公式

⑴E=nΔΦ/Δt（普適公式）。

⑵E=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)，一般用于求瞬時感應電動勢，但也可求平均電動勢。

⑶Em=nBSω（交流發(fā)電機的感應電動勢）。

手持式電磁感應

手持式電磁感應

⑷E=BL2ω/2（導體一端固定以ω旋轉切割）。

二、磁通量Φ=BS ，其中Φ：磁通量(Wb)，B：勻強磁場的磁感應強度(T)，S：正對面積(m2) 計算公式△Φ=Φ1-Φ2 ，△Φ=B△S=BLV△t。

3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定。

4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt，其中L：自感系數(shù)(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)。

△特別注意 ：Φ， △Φ ，△Φ/△t無必然聯(lián)系，E與電阻無關 E=n△Φ/△t 。 電動勢的單位是伏V ，磁通量的單位是韋伯Wb ，時間單位是秒s。

定律編輯 播報

發(fā)現(xiàn)

邁克爾·法拉第

邁克爾·法拉第

1820年H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應后，許多物理學家便試圖尋找它的逆效應，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對電作用的問題，1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測量地磁強度時，偶然發(fā)現(xiàn)金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年，阿喇戈根據(jù)這個現(xiàn)象做了銅盤實驗，發(fā)現(xiàn)轉動

的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉，但磁針的旋轉與銅盤不同步，稍滯后。電磁阻尼和電磁驅動是發(fā)現(xiàn)的電磁感應現(xiàn)象，但由于沒有直接表現(xiàn)為感應電流，當時未能予以說明。

1831年8月，M.法拉第在軟鐵環(huán)兩側分別繞兩個線圈 ，其一為閉合回路，在導線下端附近平行放置一磁針，另一與電池組相連，接開關，形成有電源的閉合回路。實驗發(fā)現(xiàn)，合上開關，磁針偏轉；切斷開關，磁針反向偏轉，這表明在無電池組的線圈中出現(xiàn)了感應電流。法拉第立即意識到，這是一種非恒定的暫態(tài)效應。緊接著他做了幾十個實驗，把產(chǎn)生感應電流的情形概括為 5 類 ：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，并把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應。進而，法拉第發(fā)現(xiàn)，在相同條件下不同金屬導體回路中產(chǎn)生的感應電流與導體的導電能力成正比，他由此認識到，感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢產(chǎn)生的，即使沒有回路沒有感應電流，感應電動勢依然存在。

1862年，英國物理學家麥克斯韋發(fā)表了論文“論物理力線"，引出位移電流的概念，指出變化的電場也能產(chǎn)生磁場。

1864年，麥克斯韋在論文“電磁場的動力學理論"中，運用場論觀點演繹了系統(tǒng)的電磁理論并預見了電磁波的存在。

1873年，麥克斯韋在《電磁學通論》一書中全面地總結了19世紀中葉之前庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等人的系列發(fā)現(xiàn)和實驗結果，通過科學的假設和合理的邏輯思維，次完整地建立了電場理論體系，將電場理論用簡潔、對稱、美觀的數(shù)學形式表示出來，后來經(jīng)赫茲等人整理成為經(jīng)典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。

1888年，德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。 [1] 

法拉第演示電磁感應

法拉第演示電磁感應

后來，給出了確定感應電流方向的楞次定律以及描述電磁感應定量規(guī)律的法拉第電磁感應定律。并按產(chǎn)生原因的不同，把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種，前者起源于洛倫茲力，后者起源于變化磁場產(chǎn)生的有旋電場。

法拉第定律最初是一條基于觀察的實驗定律。后來被正式化，其偏導數(shù)的限制版本，跟其他的電磁學定律一塊被列麥克斯韋方程組的現(xiàn)代亥維賽版本。

法拉第電磁感應定律是基于法拉第于1831年所作的實驗。這個效應被約瑟夫·亨利大約同時發(fā)現(xiàn)，但法拉第的發(fā)表時間較早。

見·麥克斯韋討論電動勢的原著。

于1834年由海因里希·楞次發(fā)現(xiàn)的楞次定律，提供了感應電動勢的方向，及生成感應電動勢的電流方向。

描述

電磁感應定律

電磁感應定律

因磁通量變化產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象，閉合電路的一部份導體在磁場里做切割磁感線的運動時，導體中就會產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中就會產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象。產(chǎn)生的電流稱為感應電流。這是初中物理課本為便于學生理解所定義的電磁感應現(xiàn)象，不能全面概括電磁感現(xiàn)象：閉合線圈面積不變，改變磁場強度，磁通量也會改變，也會發(fā)生電磁感應現(xiàn)象。所以準確的定義如下：因磁通量變化產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象。 [2] 

條件

1.電路是閉合且流通的。

電磁感應

電磁感應

2.穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

3.電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動（切割磁感線運動就是為了保證閉合電路的磁通量發(fā)生改變）(只能部分切割，全部切割無效)(如果缺少一個條件，就不會有感應電流產(chǎn)生).。

4.感應電流產(chǎn)生的微觀解釋：電路的一部分在做切割磁感線運動時，相當于電路的一部分內(nèi)的自由電子在磁場中作不沿磁感線方向的運動，故自由電子會受洛倫茲力的作用在導體內(nèi)定向移動，若電路的一部分處在閉合回路中就會形成感應電流，若不是閉合回路，兩端就會積聚電荷產(chǎn)生感應電動勢。

5.電磁感應現(xiàn)象中之所以強調閉合電路的“一部分導體"，是因為當整個閉合電路切割磁感線時，左右兩邊產(chǎn)生的感應電流方向分別為逆時針和順時針，對于整個電路來講電流抵消了。

6.電磁感應中的能量關系：電磁感應是一個能量轉換過程，例如可以將重力勢能，動能等轉化為電能，熱能等。

重要實驗

電磁感應

電磁感應

在一個空心紙筒上繞上一組和電流計聯(lián)接的導體線圈，當磁棒插進線圈的過程中，電流計的指針發(fā)生了偏轉，而在磁棒從線圈內(nèi)抽出的過程中，電流計的指針則發(fā)生反方向的偏轉，磁棒插進或抽出線圈的速度越快，電流計偏轉的角度越大.但是當磁棒不動時，電流計的指針不會偏轉。

對于線圈來說，運動的磁棒意味著它周圍的磁場發(fā)生了變化，從而使線圈感生出電流.法拉第終于實現(xiàn)了他多年的夢想——用磁的運動產(chǎn)生電。奧斯特和法拉第的發(fā)現(xiàn)，深刻地揭示了一組極其美妙的物理對稱性：運動的電產(chǎn)生磁，運動的磁產(chǎn)生電。

不僅磁棒與線圈的相對運

動可以使線圈出現(xiàn)感應電流，一個線圈中的電流發(fā)生了變化，也可以使另一個線圈出現(xiàn)感應電流。

將線圈通過開關k與電源連接起來，在開關k合上或斷開的過程中，線圈2就會出現(xiàn)感應電流. 如果將與線圈1連接的直流電源改成交變電源，即給線圈1提供交變電流，也引起線圈出現(xiàn)感應電流. 這同樣是因為，線圈1的電流變化導致線圈2周圍的磁場發(fā)生了變化。

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