
【电】 law of electromagnetic induction
电磁感应定律(Law of Electromagnetic Induction)是电磁学核心理论之一,由英国科学家迈克尔·法拉第于1831年提出,描述了磁场变化与感应电动势之间的定量关系。其核心定义为:闭合电路中产生的感应电动势(EMF)与穿过该电路的磁通量变化率成正比,方向由楞次定律决定。公式表达为:
$$
mathcal{E} = -frac{dPhi_B}{dt}
$$
其中,$mathcal{E}$为感应电动势(单位:伏特),$Phi_B$为磁通量(单位:韦伯),负号表示感应电动势方向阻碍原磁通量变化(楞次定律)。
电磁感应定律广泛应用于现代电力系统,例如:
电磁感应定律是电磁学中的核心定律之一,由迈克尔·法拉第于1831年发现,后由海因里希·楞次完善方向判定。其核心内容可概括为:
定律表述
当穿过闭合导体回路的磁通量(Φ)发生变化时,回路中会产生感应电动势(ε),其大小与磁通量变化率成正比,方向由楞次定律决定。数学表达式为:
$$
varepsilon = -frac{dPhi}{dt}
$$
其中,Φ = B·A·cosθ(B为磁感应强度,A为面积,θ为磁场与法线夹角)。
关键点解析
磁通量变化
产生电动势的条件是磁通量随时间变化,可能由磁场强度变化、导体面积变化或磁场与导体相对角度变化引起。例如移动磁铁、改变线圈形状或旋转导体均可触发。
负号的意义(楞次定律)
负号表明感应电流的方向总是阻碍原磁通量的变化,体现了能量守恒。例如,当磁铁靠近线圈时,感应电流产生的磁场会排斥磁铁运动。
两类电动势
应用实例
该定律与麦克斯韦方程组共同构成经典电磁理论的基础,揭示了电与磁的动态相互作用关系。
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