電磁感應現象的發現,是電磁學領域中最偉大的成就之一

電磁感應是指因為磁通量變化產生感應電動勢的現象,它不僅揭示了電與磁之間的內在聯繫,而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎,為人類獲取巨大而廉價的電能開闢了道路,在實用上有重大意義。電磁感應現象的發現,標誌著一場重大的工業和技術革命的到來。


電磁感應現象在實驗中被觀察到。1831年10月17日(清朝道光十一年),英國科學家麥可·法拉第首次發現電磁感應現象。事實證明,電磁感應在電工、電子技術、電氣化、自動化方面的廣泛應用對推動社會生產力和科學技術的發展發揮了重要的作用。


不論用什麼方法,只要穿過閉合電路的磁通量發生變化,閉合電路中就有電流產生。這種現象稱為電磁感應現象,所產生的電流稱為感應電流。


電路中感應電動勢(和電流一個概念)的大小,跟穿過這一電路的磁通變化率成正比,感應電動勢用 ε表示。


磁通量的概念

簡單描述就是表示磁場強弱和方向的物理量,常用符號B表示,國際通用單位為特斯拉T。在物理學中磁場的強弱使用磁感應強度來表示,磁感應強度越大表示磁感應越強。磁感應強度越小,表示磁感應越弱。


設在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一個面積為S且與磁場方向垂直的平面,磁感應強度B與面積S的乘積,叫做穿過這個平面的磁通量,簡稱磁通(Magnetic Flux)。標量,符號「Φ」。Φ=BS。在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯,簡稱韋,符號是Wb。1Wb=1T·1m2


磁通量

所以說上述實驗中,只要Φ=BS發生變化,就會產生感應電流。實驗圖中是B發生變化,如果B保持不變,線圈面積S發生變化,同樣會影響Φ的變化,從而產生感應電流。


實驗中,我們發現感應電流的大小可以用dΦ/dt來表示,d/dt的含義不用深入理解啦,它就是表示磁通量單位時間的變化。感應電流的大小就是磁通量的變化量。


楞次定律

那麼感應電流產生了,姑且我們用ε表示感應電流,那麼ε的方向怎麼確定了,為什麼磁鐵插入線圈,電流表向右偏轉;而磁鐵拔出來後,電流表向左偏轉了?


楞次定律還可表述為:感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。


那麼楞次定律可具體表述為:「感應電流在迴路中產生的磁通總是反抗(或阻礙)原磁通量的變化。」我們稱這個表述為通量表述,這裏感應電流的「效果」是在迴路中產生了磁通量;而產生感應電流的原因則是「原磁通量的變化」。


當磁鐵插入線圈時,磁通量變大,根據楞次的描述,線圈中感應電流產生的磁場,務必要阻礙磁鐵的插入,所以感應電流是從裏向外的。


此時,電磁感應定律可以寫成:其中N表示線圈的匝數,負號可以理解成電流ε的反抗作用。小夥伴有沒有想過平時我們用的電怎麼來的?現在知道了,因為有電磁感應,機械能才有了轉換為電能的機會,才會有各種發電機哦。

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