成功只在一瞬间—法拉第电磁感应定律 倾向于概念 法拉第电磁感应定律是电磁学中的一条基本定律，跟变压器、电感元件及多种发电机的运作有密切关系。定律指出： 任何封闭电路中感应电动势的大小，等于穿过这一电路磁通量的变化率 此定律于1831年由迈克尔·法拉第发现，约瑟·亨利则是在1830年的独立研究中比法拉第早发现这一定律，但其并未发表此发现。故这个定律被命名为法拉第定律。 1820年H.C.奥斯特发现电流磁效应后，有许多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作用的问题。 1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强度时，偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。 1824年，阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验，发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转，但磁针的旋转与铜盘不同步。稍滞后，电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象，但由于没有直接表现为感应电流，当时未能予以说明。 1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想，反正产生的电流应该是“稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实验。 然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的议论。有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功了，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没看见，有人说，这是一次“遗憾的失败”。因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙、或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他决定不再固守“稳态”的猜想，终于在1831年8月，观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾 1831年8月，法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈，其一为闭合回路，在导线下端附近平行放置一磁针，另一与电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现，合上开关，磁针偏转；切断开关，磁针反向偏转，这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到，这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验，把产生感应电流的情形概括为5 类：变化的电流 ，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体，并把这些现象正式定名为电磁感应。进而，法拉第发现，在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比，他由此认识到，感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的，即使没有回路没有感应电流，感应电动势依然存在。 后来，给出了确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律。并按产生原因的不同，把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种，前者起源于洛伦兹力，后者起源于变化磁场产生的有旋电场 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化，对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系，对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V. 1)E=nΔΦ/Δt（普适公式）E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt磁通量的变化率 2)E=BLvsin(切割磁感线运动) E=BLv中的v和L不可以和磁感线平行，但可以不和磁感线垂直，其中角为v或L与磁感线的,L:有效长度(m) 3)Em=nBSω（交流发电机最大的感应电动势）Em:感应电动势峰值4)E=BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割） ω：角速度(rad/s)，v:速度(m/s) 区别 E=n研究对象 一个回路 研究内容 求的是t时间内的平均感应电动势 适用范围 对任何电路普遍适用 tE=Blv 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 ①若v是瞬时速度，公式求的是瞬时电动势 ②若v是平均速度，公式求的是平均电动势 只适用于导体切割磁感线运动的情况 联系 在一定的条件下推导出来 t②当t→0，E=n也可以求瞬时感应电动势 t①E=Blv可以由 E=n1．下列单位中等于1T的是（ ） A．1Wb/m2 B．1N/(mA) C．1kg/(Cs) D．1kgA/s2 2．关于电磁感应，下列说法中正确的是（ ） A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流 B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流 C．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流 D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流 3．有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装磁铁（磁场方向向下），并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈. 下列说法中不正确的是（ ） A．当列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化 B．列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快 C．列车运行时，线圈中会产生感应电流 D．线圈中的感电流的大小与列车速度无关 4．穿过一个内阻为1的单匝闭合线圈的磁通量每秒均匀地减少2Wb，则（ ） A．线圈中感应电动势每秒增加2V B．线圈中感应电动势每秒减少2V C．线圈中感京戏电流每秒增加2A D．线圈中感应电动势不变，感应电流也不变 5．在一根固定的长直导MN中通以从M向N的电流. 导线下方有一段折成“”形的导体abc，以平行于导线方向向右运动（如图所示），则a、b、c三点电势的高低为（ ） A．UaUbUc B．UbUa，UbUc C．UcUbUa D．UaUc，UbUa 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/958548b971fe910ef02df82c.html