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法拉第电磁感应定律:修订间差异

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导体棒中的电荷受到磁场中的运动效应,回路出现电动势;在固定回路中,变化磁场也能产生环流电场。后一种电场沿闭合路径的环量不为零,不能用单值的静电势差沿整圈相加代替感应电动势。本例的 <math>BLv</math> 已经用磁通量变化推得;能量核算说明它怎样与推动导体棒的外力联系。
导体棒中的电荷受到磁场中的运动效应,回路出现电动势;在固定回路中,变化磁场也能产生环流电场。后一种电场沿闭合路径的环量不为零,不能用单值的静电势差沿整圈相加代替感应电动势。本例的 <math>BLv</math> 已经用磁通量变化推得;能量核算说明它怎样与推动导体棒的外力联系。


再看'''回路不动、磁场变化'''的情形。若 <math>N=100</math> 匝线圈,每匝面积 <math>A=0.010\,\mathrm{m^2}</math>,磁场垂直线圈并在 <math>0.50\,\mathrm s</math> 内从 <math>0</math> 均匀增至 <math>0.20\,\mathrm T</math>,平均感应电动势的大小为 <math>N A\Delta B/\Delta t=100\times0.010\times0.20/0.50=0.40\,\mathrm V</math>。若磁场变化不是匀速,这个数只代表该时段的平均值;每一时刻应看 <math>|-N\,d\Phi_B/dt|</math>。线圈没有移动,仍会感应,说明“切割磁感线”只是某些装置中的一种做法,不是定律本身。
再看'''回路不动、磁场变化'''的情形。若 <math>N=100</math> 匝线圈,每匝面积 <math>A=0.010\,\mathrm{m^2}</math>,磁场垂直线圈并在 <math>0.50\,\mathrm s</math> 内从 <math>0</math> 均匀增至 <math>0.20\,\mathrm T</math>,平均感应电动势的大小为
<math display="block">|\mathcal E|=\frac{100(0.010)(0.20)}{0.50}\,\mathrm V=0.40\,\mathrm V.</math>
若磁场变化不是匀速,这个数只代表该时段的平均值;每一时刻应看 <math>|-N\,d\Phi_B/dt|</math>。线圈没有移动,仍会感应,说明“切割磁感线”只是某些装置中的一种做法,不是定律本身。


== 参考资料 ==
== 参考资料 ==

2026年10月9日 (五) 08:38的最新版本

闭合回路穿过的磁通量改变时,会出现感应电动势。法拉第电磁感应定律用磁通量的变化率给出其大小;负号按约定的回路方向表示感应作用对磁通量改变的抵抗,即楞次定律。对 N 匝相同线圈, ℰ=−NdΦBdt,ΦB=∫SB→⋅dA→. ΦB 的单位是韦伯(Wb),ℰ 的单位是伏特。先选定面积法向,磁通量的正负才有意义;回路正向与面积法向须按右手规则配套。负号不能简单理解为“电动势的数值一定为负”。

一根滑动的导体棒

两条平行导轨相距 L,右端导体棒向右以速度 v 滑动,与左端电阻构成闭合回路。匀强磁场 B 垂直纸面向里;令回路面积 A=Lx,则 |dΦB/dt|=BLdx/dt=BLv,所以电动势大小 |ℰ|=BLv。棒右移使向里的磁通量增加,感应电流应产生向外的磁场,故从纸面看电流沿逆时针方向,棒中电流向上。

左侧电阻和两条水平导轨构成矩形回路,右侧导体棒向右移动;磁场叉号指向纸内,棒上电流向上
面积增大使向里磁通量增加;回路电流逆时针,产生向外磁场来抵抗这一变化。

取 B=0.50T,L=0.20m,v=3.0m/s,总电阻 R=2.0Ω,忽略导轨与棒电阻。电动势大小 0.30V,电流 I=ℰ/R=0.15A。棒受磁场力大小 F=BIL=0.015N,方向向左。要维持棒匀速右移,外力必须提供同样大小的向右力;机械功率 Fv=0.045W,与电阻发热功率 I2R=0.045W 相等。

与静电电势的区别

导体棒中的电荷受到磁场中的运动效应,回路出现电动势;在固定回路中,变化磁场也能产生环流电场。后一种电场沿闭合路径的环量不为零,不能用单值的静电势差沿整圈相加代替感应电动势。本例的 BLv 已经用磁通量变化推得;能量核算说明它怎样与推动导体棒的外力联系。

再看回路不动、磁场变化的情形。若 N=100 匝线圈,每匝面积 A=0.010m2,磁场垂直线圈并在 0.50s 内从 0 均匀增至 0.20T,平均感应电动势的大小为 |ℰ|=100(0.010)(0.20)0.50V=0.40V. 若磁场变化不是匀速,这个数只代表该时段的平均值;每一时刻应看 |−NdΦB/dt|。线圈没有移动,仍会感应,说明“切割磁感线”只是某些装置中的一种做法,不是定律本身。

参考资料