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📜  法拉第电磁感应定律

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.843000             🧑  作者: Mango

法拉第电磁感应定律

通过放置在磁场中的任何表面的磁通量定义为正常穿过该表面的磁力线的数量。记为“ⲫ”，单位为韦伯（Wb）。电磁感应是由于与闭合电路相连的磁通量（磁力线的数量）的变化而产生感应电动势的现象称为电磁感应。

法拉第的实验

实验 1：为了做这个实验，法拉第拿了一个圆形线圈，并将它与一个电流计和一个强力条形磁铁连接起来。当条形磁铁的北极移向线圈时，检流计显示检流计零标记右侧偏转。当磁铁再次远离线圈时，它显示出偏转，但方向相反。类似地，用条形磁铁的南极进行实验，再次观察到偏转，但与条形磁铁的北极所示的方向相反。当磁铁在线圈附近保持静止时，在检流计中没有观察到偏转。

结论：随着磁铁靠近线圈，磁通量增加，因此在线圈中形成一个方向的感应电流。当磁铁远离线圈时，磁通量会减少，因此在线圈中会产生相反方向的感应电流。当磁铁在线圈内保持静止时，磁通量停止变化，因此线圈的感应电流变为零。

实验2：在这个实验中，条形磁铁保持静止，线圈移动。观察到与实验 1 相同的结果。当磁铁和线圈之间的相对运动较快时，检流计中的偏转较大，反之亦然。

实验三：如下图所示。两个初级线圈 (p) 和次级线圈 (s) 缠绕在圆柱形支架上。初级线圈与钥匙、变阻器和电池相连。次级与检流计相连。当在初级线圈中按下键时，检流计显示一个方向的偏转。松开按键时，它再次显示偏转，但方向相反。当按键被按住时，稳定的电流流过初级线圈，电流计不显示任何偏转。当初级线圈中的电流在变阻器的帮助下增加时，感应电流在次级线圈中以与初级线圈相同的方向流动。

法拉第电磁感应定律

第一定律：它指出，只要磁通量与闭路变化相关联，就会在其中感应出一个电动势，该电动势仅在磁通量发生变化时才会持续。如果电路闭合，则电路内部也会感应出电流，称为“感应电流”。

磁场可以通过以下方式改变：

  • 将条形磁铁移向或远离线圈。
  • 将线圈移入磁场或移出磁场。
  • 使线圈相对于磁铁旋转。
  • 改变放置在磁场中的线圈的面积。

第二定律：它指出感应电动势的大小等于与闭合电路相连的磁通量的变化率。

|∈| = dⲫ/dt

E = -N dⲫ/dt

E = -N (ⲫ 2 -ⲫ 1 )/t ⇢ (“t”是时间)

楞次定律

Lenz 指出，电路中感应电流的方向与磁通量的变化相反。 Lenz's 以德国物理学家“Emil Lenz”的名字命名，他于 1834 年制定了它。它是一个科学定律，它指定了感应电流的方向，但没有说明它的大小。

E = -N(d∅/dt) ⇢（负号表示感应电动势的方向与磁通量的变化相反）

法拉第定律的应用

  • 感应电机
  • 变形金刚
  • 发电机
  • 霍尔效应计
  • 电流钳
  • 感应烹饪
  • 感应焊接
  • 感应密封
  • 电吉他和小提琴。

示例问题

问题1：与线圈相连的磁通量在0.5秒内从2Wb变为0.2Wb。计算感应电动势。

回答：

问题 2：在电阻为 200 的线圈中，通过改变通过它的磁通量感应出电流，如图所示。计算通过线圈的磁通量变化幅度。

解决方案：

问题 3：计算导线中感应的电动势。当一小段金属线在 0.6 秒内拖过磁铁磁极片之间的间隙时。已知极片之间的磁通量为9×10 -4 Wb。

解决方案：

问题 4：圆柱形条形磁铁沿圆形线圈的轴线保持。给出原因，如果磁铁绕其轴旋转，为什么线圈中不会感应出电流。

解决方案：

问题五：为什么感应电动势也叫反电动势？

解决方案：

问题6：如图所示，当磁铁向线圈移动时，给出感应电流在线圈中流动的方向。

解决方案：

问题7：为什么电感线圈是用铜做的？

解决方案：