法拉第电磁感应定律

电磁感应现象

        电磁感应Electromagnetic induction)又称磁电感应现象,是指闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动,导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流

        闭合电路切割磁感线本质是闭合电路中磁通量的变化,即产生电磁感应现象是因为闭合电路的磁通量发生了变化,切割磁感线是改变了线圈面积的大小,从而引起磁通量变化。闭合线圈面积不变,改变磁场强度,磁通量也会改变,也会发生电磁感应现象。

        所以准确的定义如下:因闭合线圈内的磁通量变化产生感应电动势的现象。

 

法拉第电磁感应定律

        法拉第电磁感应定律也叫做电磁感应定律。

        闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,因磁通量变化产生电动势,导体中就会产生电流,电流称为感应电流,产生的电动势(电压)称之为感应电动势。

        定律内容:闭合电路中感应电动势的大小,与通过这一电路的磁通量的变化率成正比。

        法拉第电磁感应定律公式: E=△Φ/t。当电路有n匝线圈时,E=△Φ/t。

在匀强磁场中,导体切割磁感线产生的电动势推导如下:

image.png

        在匀强磁场中,磁感应强度为B,在垂直于B的平面内,有一个U形导体框,并且两个长边平行间距为l,一个长度为l的导体MN U形框上,平行于两边做匀速直线运动,运动速度为v,则导体MN产生的感应电动势为:

        E=△Φ/t    

        其中△Φ=S·B=L·l·B=t·v·l·B,带入得

        E=Blv    

        所有切割磁感线的电动势公式,E=Blv;这个两个公式①②之间有联系,也有区别,①公式普遍适用,即可以计算切割磁感线情况,也可以计算磁感应强度变化情况;②公式则只适用于匀强磁场中的切割磁感线情况。

 

感应电动势方向判定

        法拉第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

        "右手定则"又叫发电机定则,用它来确定在磁场中运动的导体感应电动势(感应电流)的方向。

        伸平左手使拇指与四指垂直,磁感线垂直穿过手心,姆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

        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。

         

切割磁感线的有效长度        在导体切割磁感线的过程中,计算公式E=Blv,其中的l是有效长度,是导体两个端点间连线在垂直于速度方向上的投影,如下图三个导体的有效长度都一样。