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1、13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律 法拉第简介（Michael Faraday,1791-1867) 法拉第于法拉第于17911791年出生在英国伦敦附近的一个小村里，年出生在英国伦敦附近的一个小村里，父亲是铁匠，自幼家境贫寒，无钱上学读书。父亲是铁匠，自幼家境贫寒，无钱上学读书。1313岁时到岁时到一家书店里当报童，次年转为装订学徒工。在学徒工期一家书店里当报童，次年转为装订学徒工。在学徒工期间，法拉第除工作外，利用书店的条件，在业余时间贪间，法拉第除工作外，利用书店的条件，在业余时间贪婪地阅读了许多科学著作，例如婪地阅读了许多科学著作，例如化学对话化学对话、大英大英百科全书百科全
2、书的的电学电学条目等，这些著作开拓了他的视条目等，这些著作开拓了他的视野，激发了他对科学的浓厚兴趣。野，激发了他对科学的浓厚兴趣。1.1.生平生平13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律 1812 1812年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实验室当助理研究员。这年底，作为助手和仆人，他随戴验室当助理研究员。这年底，作为助手和仆人，他随戴维到欧洲大陆考察漫游，结识了不少知名科学家，如安维到欧洲大陆考察漫游，结识了不少知名科学家，如安培、伏打等，这进一
3、步扩大了他的眼界。培、伏打等，这进一步扩大了他的眼界。18151815年春回到年春回到伦敦后，在戴维的支持和指导下作了好多化学方面的研伦敦后，在戴维的支持和指导下作了好多化学方面的研究工作。究工作。18211821年开始担任实验室主任，一直到年开始担任实验室主任，一直到18651865年。年。18241824年，被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为年，被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为皇家学院教授。皇家学院教授。18511851年，曾被一致推选为英国皇家学会年，曾被一致推选为英国皇家学会会长，但被他坚决推辞掉了。会长，但被他坚决推辞掉了。18671867年年8 8月月2525日，他坐
4、在书日，他坐在书房的椅子上安祥地离开了人世。遵照他的遗言，在他的房的椅子上安祥地离开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字和生死年月。墓碑上只刻了名字和生死年月。13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律2.2.主要工作主要工作 1821 1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的论文流磁效应的论文关于磁针上的电碰撞的实验关于磁针上的电碰撞的实验。该文给了他很大的启发，使他开始研究电磁现象。该文给了他很大的启发，使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究（中间曾因研究合金和光学经过十年的实验研究（中间曾因研究合金和光学玻璃等而中断过），在玻璃等
5、而中断过），在18311831年，他终于发现了电年，他终于发现了电磁感应现象。磁感应现象。 1833 1833年，法拉第发现了电解定律，年，法拉第发现了电解定律，18371837年发年发现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。18451845年发现了磁光效应，后又发现物质可分为顺年发现了磁光效应，后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。磁质和抗磁质等。13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律电电 流流磁磁 场场电磁感应电磁感应1831年法拉第年法拉第闭合回路闭合回路变化变化m 实验实验感应电流感应电流 产生产生产生产生?问题的提出问题的提出13-1
6、13-1 电磁感应定律电磁感应定律一一 电磁感应现象电磁感应现象13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律 当穿过闭合回路所围当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值量对时间变化率的负值.二二 电磁感应定律电磁感应定律tkddiE国际单位制国际单位制1k韦伯韦伯iE伏特伏特13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律1）闭合回路由）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成匝密绕线圈组成 N磁通匝数（磁链）磁通匝数（磁链）2）若闭合回路的电阻为）若闭合回路的电阻为 R
7、 ，感应电流为，感应电流为tRIdd1i时间内，流过回路的电荷时间内，流过回路的电荷12ttt21dtttIq)(1d12121RRtddiE13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律3 、楞次定律、楞次定律 ( (判断感应电流方向判断感应电流方向) )磁通量变化磁通量变化感应电流感应电流产生产生阻碍阻碍 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化。磁通量的变化。13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律判断感应电流的方向：判断感应电流的方向： 感感BNSBiI感感BBiI
8、NS1、判明穿过闭合回路内原磁场、判明穿过闭合回路内原磁场 的方向；的方向；按照楞次定律的要求确定感按照楞次定律的要求确定感 应电流的磁场的方向；应电流的磁场的方向；3、按右手法则由感应电流磁场的、按右手法则由感应电流磁场的 方向来确定感应电流的方向。方向来确定感应电流的方向。反向反向与与感感BBm 同向同向与与感感BBm 2、根据原磁通量的变化、根据原磁通量的变化 , m 13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律 楞次定律的另一种表述楞次定律的另一种表述感应电流的感应电流的效果效果反抗引起感应电流的反抗引起感应电流的原因原因导线运动导线运动感应电流感应电流阻碍阻碍产生产生 abvf13-
9、1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律 楞次定律是能楞次定律是能量守恒定律的一种量守恒定律的一种表现表现viI 维持滑杆运动必须外加一力，此过程为维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热外力克服安培力做功转化为焦耳热.机械能机械能焦耳热焦耳热mF+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +B13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律iabcd1l2lhxdx例例:无限长直导线无限长直导线tsinii 0 共面矩形线圈共面矩形线圈abcd求求: i 已知已知:1l2lh解解
10、: 2102lhhdxlxi tsinhlhlnli 21002 dtdmi tcoshlhlnli 21002 SdBm13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律RNooiBne 例例 在匀强磁场在匀强磁场中中, 置有面积为置有面积为 S 的的可绕可绕 轴转动的轴转动的N 匝匝线圈线圈. 若线圈以角速若线圈以角速度度 作匀速转动作匀速转动. 求求线圈中的感应电线圈中的感应电动势动势.13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律解解设设 时时,0tBne与与 同向同向 , 则则ttNBSNcostNBStsinddE令令NBSmEtsinmEE 则则RNooiBne13-1 13-1 电磁感应定律电磁感应定律tsinmEE tItRisinsinmmE交流电交流电RNooiBne