第8章电磁感应电磁场 电与磁之间有着密切的联系,上章所讨论的电流产生磁场以及磁场对电流的作用, 就是这种联系的一个方面这种联系的另一方面就是随时间变化的磁场可以产生电场 以及随时间变化的电场也可以产生磁场这些现象的发现,使人们有可能大规模地把其 它形式的能转化为电能为广泛使用电力创造了条件大大推动了生产力的发展本章在 介绍法拉第电磁感应定律的基础上研究随时间变化的磁场产生电场的规律:在麦克斯 韦位移电流假设的基础上研究随时间变化的电场产生磁场的规律,并简单介绍麦克斯 韦的电磁理论 §8.1电磁感应定律 电磁感应现象 1820年奥斯特关于电流的磁效应的发现引起了科学界的普遍关注,对其逆现象是 否能够发生进行了大量的研究英国物理学家法拉第( M. Faraday,1791-1867)经过十多 年的辛勤努力终于在1831年发现电磁感应现象其内容为:不论采用什么方法,只要使 通过导体回路所包围面积的磁通量发生变化则回路中便会有电流产生这种现象称为 电磁感应这种现象所产生的电流称为感应电流 关于感应电流的方向楞次Lenz)于1833年从实验中总结出一条规律称为楞次定 律,其内容为:感应电流产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化 二、法拉第电磁感应定律 在闭合导体回路中出现了电流,一定是由于回路中出现了电动势当穿过导体回路 的磁通量发生变化时,回路中产生了感应电流就说明此时在回路中产生了电动势由这 原因产生的电动势叫感应电动势,其方向与感应电流的方向相同但应注意如果导体 回路不闭合,则回路中无感应电流,但仍有感应电动势.因此,从本质上说,电磁感应的直 接效果是在回路中产生感应电动势 关于感应电动势,法拉第通过对大量实验事实的分析,总结出如下结论:无论什么 原因,使通过回路的磁通量发生变化时,回路中均有感应电动势产生,其大小与通过该回 路的磁通量随时间的变化率成正比这一规律称为法拉第电磁感应定律.在SI单位制中, 其数学表达式为 (8.1) dt 式中Φ是通过导体回路的磁通量若回路由N匝线圈组成,且通过每匝线圈的磁通量均 相等则式中磁通量Φ要用磁通匝数(磁链)=N代替 式中负号是考虑E与Φ的标定正方向满足右手螺旋关系所引入的它是楞次定律1 第 8 章 电磁感应 电磁场 电与磁之间有着密切的联系,上章所讨论的电流产生磁场以及磁场对电流的作用, 就是这种联系的一个方面.这种联系的另一方面就是随时间变化的磁场可以产生电场 以及随时间变化的电场也可以产生磁场.这些现象的发现,使人们有可能大规模地把其 它形式的能转化为电能,为广泛使用电力创造了条件,大大推动了生产力的发展.本章在 介绍法拉第电磁感应定律的基础上,研究随时间变化的磁场产生电场的规律；在麦克斯 韦位移电流假设的基础上研究随时间变化的电场产生磁场的规律,并简单介绍麦克斯 韦的电磁理论. §8.1 电磁感应定律 一、电磁感应现象 1820 年奥斯特关于电流的磁效应的发现,引起了科学界的普遍关注,对其逆现象是 否能够发生进行了大量的研究.英国物理学家法拉第(M.Faraday,1791—1867)经过十多 年的辛勤努力,终于在 1831 年发现电磁感应现象.其内容为：不论采用什么方法,只要使 通过导体回路所包围面积的磁通量发生变化,则回路中便会有电流产生.这种现象称为 电磁感应,这种现象所产生的电流称为感应电流. 关于感应电流的方向,楞次(Lenz)于 1833 年从实验中总结出一条规律称为楞次定 律,其内容为：感应电流产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化. 二、法拉第电磁感应定律 在闭合导体回路中出现了电流,一定是由于回路中出现了电动势.当穿过导体回路 的磁通量发生变化时,回路中产生了感应电流,就说明此时在回路中产生了电动势.由这 一原因产生的电动势叫感应电动势,其方向与感应电流的方向相同.但应注意,如果导体 回路不闭合,则回路中无感应电流,但仍有感应电动势.因此,从本质上说,电磁感应的直 接效果是在回路中产生感应电动势. 关于感应电动势,法拉第通过对大量实验事实的分析,总结出如下结论：无论什么 原因,使通过回路的磁通量发生变化时,回路中均有感应电动势产生,其大小与通过该回 路的磁通量随时间的变化率成正比.这一规律称为法拉第电磁感应定律.在 SI 单位制中, 其数学表达式为 dt d i   = − (8.1) 式中Φ是通过导体回路的磁通量,若回路由 N 匝线圈组成,且通过每匝线圈的磁通量均 相等,则式中磁通量Φ要用磁通匝数(磁链)  = N 代替. 式中负号是考虑 i  与Φ的标定正方向满足右手螺旋关系所引入的,它是楞次定律