
【化】 Faraday's laws (of electrolysis)
法拉第定律(Faraday's Law of Electromagnetic Induction)是電磁學領域的基礎定律之一,由英國科學家邁克爾·法拉第于1831年提出。該定律揭示了磁場變化與感應電動勢之間的關系,其核心内容可歸納為以下兩點:
電磁感應現象
當穿過閉合導體回路的磁通量(magnetic flux,符號$Phi_B$)隨時間發生變化時,回路中會産生感應電動勢(electromotive force,符號$varepsilon$),其大小與磁通量變化率成正比,數學表達式為:
$$
varepsilon = -frac{dPhi_B}{dt}
$$
其中負號表示感應電流方向遵循楞次定律(Lenz's Law),即感應電流産生的磁場總是阻礙原磁通量的變化。
應用與擴展
法拉第定律不僅解釋了發電機、變壓器的工作原理,還與麥克斯韋方程組結合,成為經典電磁理論的核心。例如,在交流電路中,時變磁場産生的渦旋電場(eddy electric field)可直接由該定律推導得出。
術語漢英對照
參考來源
法拉第定律(法拉第電磁感應定律)是電磁學中的核心定律之一,由英國科學家邁克爾·法拉第于1831年發現。它揭示了磁場變化與感應電動勢之間的關系,是發電機、變壓器等設備的工作原理基礎。以下是詳細解釋:
法拉第定律的核心表述為:
閉合回路中産生的感應電動勢(EMF)的大小,與穿過該回路的磁通量隨時間的變化率成正比。
數學表達式為:
$$
mathcal{E} = -frac{dPhi_B}{dt}
$$
其中:
當磁場強度 $mathbf{B}$ 隨時間變化時(如電磁鐵通斷電流),即使回路靜止也會産生感應電動勢。
示例:變壓器通過交變磁場實現電壓變換。
當導體在恒定磁場中運動時(如切割磁感線),導體内部的自由電荷受洛倫茲力作用形成電動勢。
示例:發電機通過線圈在磁場中旋轉發電。
法拉第定律是麥克斯韋方程組的四個方程之一,其微分形式為:
$$
abla times mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}
$$
這表明變化的磁場會直接産生渦旋電場。
法拉第定律不僅揭示了電磁感應的本質,還推動了現代電力技術的發展。其核心思想是“變化産生效應”,這一原理在電磁學中具有裡程碑意義。
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