
【化】 Faraday's laws (of electrolysis)
法拉第定律(Faraday's Law of Electromagnetic Induction)是电磁学领域的基础定律之一,由英国科学家迈克尔·法拉第于1831年提出。该定律揭示了磁场变化与感应电动势之间的关系,其核心内容可归纳为以下两点:
电磁感应现象
当穿过闭合导体回路的磁通量(magnetic flux,符号$Phi_B$)随时间发生变化时,回路中会产生感应电动势(electromotive force,符号$varepsilon$),其大小与磁通量变化率成正比,数学表达式为:
$$
varepsilon = -frac{dPhi_B}{dt}
$$
其中负号表示感应电流方向遵循楞次定律(Lenz's Law),即感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化。
应用与扩展
法拉第定律不仅解释了发电机、变压器的工作原理,还与麦克斯韦方程组结合,成为经典电磁理论的核心。例如,在交流电路中,时变磁场产生的涡旋电场(eddy electric field)可直接由该定律推导得出。
术语汉英对照
参考来源
法拉第定律(法拉第电磁感应定律)是电磁学中的核心定律之一,由英国科学家迈克尔·法拉第于1831年发现。它揭示了磁场变化与感应电动势之间的关系,是发电机、变压器等设备的工作原理基础。以下是详细解释:
法拉第定律的核心表述为:
闭合回路中产生的感应电动势(EMF)的大小,与穿过该回路的磁通量随时间的变化率成正比。
数学表达式为:
$$
mathcal{E} = -frac{dPhi_B}{dt}
$$
其中:
当磁场强度 $mathbf{B}$ 随时间变化时(如电磁铁通断电流),即使回路静止也会产生感应电动势。
示例:变压器通过交变磁场实现电压变换。
当导体在恒定磁场中运动时(如切割磁感线),导体内部的自由电荷受洛伦兹力作用形成电动势。
示例:发电机通过线圈在磁场中旋转发电。
法拉第定律是麦克斯韦方程组的四个方程之一,其微分形式为:
$$
abla times mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}
$$
这表明变化的磁场会直接产生涡旋电场。
法拉第定律不仅揭示了电磁感应的本质,还推动了现代电力技术的发展。其核心思想是“变化产生效应”,这一原理在电磁学中具有里程碑意义。
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