北大物理学院电磁学教程Faraday.ppt

法拉第定律 北大物理学院 王稼军 电磁感应定律 电磁感应现象是怎样发现的？ 电 ? 磁 多种探索均告失败 例如安培、科拉顿 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象 未能识别 无从解释 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。 电磁感应现象 Faraday观察的结果 把可以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。 英语讲解点播 电流 电荷的定向运动形成电流 恒定电流：电流强度不随时间变化 在闭合电路中，是什么力量驱使电荷运动？ 静电力：使电荷从低电势——高电势 非静电力：提供能量使电荷从低电势——高电势 电源： 在外电路上维持恒定电压，在电场力作用下 正电荷从电源正极——负极 在电源内部在非静电力作用下 正电荷克服静电力 从电源负极——正极 电动势： 把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功 法拉第对电磁感应的研究 感应电流的出现表明 存在着某种推动电流的非静电力 ——感应电动势 即便没有感应电流，感应电动势仍应存在。 法拉第的观点 持近距作用观点 与当时盛行的超距作用观点相背； 法拉第认为对力线的研究甚至于比对产生力线的源的研究还要重要。 关注动态变化 许多研究此产生电的人预期产生出静态电场，持续电流； 法拉第认为 磁体变化—电紧张状态变化—感应电动势 法拉第甚至于猜测 磁效应的传播速度可能与光速有相同的量级。 1832年写给英国皇家学会的信中写道： “磁作用的传播需要时间，即一个磁铁作用于另一个远处的磁铁或者一块铁时，产生作用的原因（我可以称之为磁）是逐渐地从磁体传播开去的，这种传播需要一定的时间，而这个时间显然是非常短的。” “我还认为电感应也是这样传播的，我认为磁力从磁极出发的传播类似于水面上波纹的振动或者空气粒子的声振动，…我打算把振动理论应用于磁现象，就象对声所做的那样，而且这也是光现象最可能的解释，类比之下，我认为也可以把振动理论应用于电感应。”（直到1938年才发现） 法拉第电磁感应定律 通过以闭合回路为周界的任意曲面的磁通量发生变化时，在闭合回路中就有感应电动势产生；其的大小与磁通量随时间的变化率成正比 N匝线圈: 感应电动势的方向 楞次定律 闭合回路中感应电流的方向，总是使得感应电流所激发的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化 等价表示：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 感应电流只有按照楞次定律所规定的方向流动才能符合能量守恒定律 涡电流 大块金属处于变化磁场中或在磁场中运动时，其中产生的感应电流呈涡旋状——涡电流 大块金属电阻小，涡电流大，释放大量热量 电磁阻尼 应用 * 示意图 演示实验 与外电路是否接通无关， 不限于 闭合回路，定义为 演示点播 总感应电动势: 是磁通匝链数 高频感应加热 电磁炉 涡电流在磁场中所受到安培力 ——电磁阻尼 阻尼摆演示 电磁驱动 转速计 *