電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)過(guò)程

1、電磁感應(yīng),主講：詹盛君,電磁感應(yīng),電磁感應(yīng)（Electromagnetic induction）又稱磁電感應(yīng)現(xiàn)象是指放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感生電動(dòng)勢(shì)，若將此導(dǎo)體閉合成一回路，則該電動(dòng)勢(shì)會(huì)驅(qū)使電子流動(dòng)，形成感應(yīng)電流（感生電流）。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象 - 發(fā)現(xiàn)過(guò)程,1831年8月，法拉第把兩個(gè)線圈繞在一個(gè)鐵環(huán)上（如圖所示），線圈A接直流電源，線圈B接電流表，他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)線圈A的電路接通或斷開(kāi)的瞬間，線圈B中產(chǎn)

2、生瞬時(shí)電流。法拉第發(fā)現(xiàn)，鐵環(huán)并不是必須的。拿走鐵環(huán)，再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，上述現(xiàn)象仍然發(fā)生。只是線圈B中的電流弱些。 為了透徹研究，電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第做了許多實(shí)驗(yàn)。1831年11月24日，法拉第向皇家學(xué)會(huì)提交的一個(gè)報(bào)告中，把這種現(xiàn)象定名為“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，并概括了可以產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種類型：變化著的電流、變化著的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)恒電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象 - 定義,閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)

3、體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 本質(zhì)是閉合電路中磁通量的變化。 　　由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象 - 法拉第,邁克爾·法拉第(Michael Faraday，1791-1867)，英國(guó)著名物理學(xué)家、化學(xué)家。在化學(xué)、電化學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域都做出過(guò)杰出貢獻(xiàn)。他家境貧寒，未受過(guò)系統(tǒng)的正規(guī)教育，但卻在眾多領(lǐng)域中作出驚人成就，堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計(jì)個(gè)人名利的典范，

4、對(duì)于青少年富有教育意義。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象 - 意義重大,法拉第之所以能夠取得這一卓越成就，是同他關(guān)于各種自然力的統(tǒng)一和轉(zhuǎn)化的思想密切相關(guān)的。正是這種對(duì)于自然界各種現(xiàn)象普遍聯(lián)系的堅(jiān)強(qiáng)信念，支持著法拉第始終不渝地為從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)磁向電的轉(zhuǎn)化而探索不已。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象 - 右手定則,伸開(kāi)右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，那么其余四個(gè)手指所指的方向就是感應(yīng)電

5、流的方向。,因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象（閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)）。1820年H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，許多物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對(duì)電作用的問(wèn)題，1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測(cè)量地磁強(qiáng)度時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)金屬對(duì)附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年，阿喇戈根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象做了銅盤實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤會(huì)帶動(dòng)上方自由懸掛的磁針

6、旋轉(zhuǎn)，但磁針的旋轉(zhuǎn)與銅盤不同步，稍滯后。電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)是最早發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但由于沒(méi)有直接表現(xiàn)為感應(yīng)電流，當(dāng)時(shí)未能予以說(shuō)明。,漢斯·奧斯特 - 生平簡(jiǎn)介,漢斯·克里斯蒂安·奧斯特(Hans Christian Oersted，1777～1851年)，丹麥物理學(xué)家、化學(xué)家。1777年8月14日生于丹麥的蘭格朗島魯?shù)聠藤e一個(gè)藥劑師家庭。12歲開(kāi)始幫助父親在藥房里干活，同時(shí)堅(jiān)持學(xué)習(xí)化學(xué)。由于刻苦攻讀，17

7、歲以優(yōu)異的成績(jī)考取了哥本哈根大學(xué)的免費(fèi)生，學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和自然科學(xué)。他一邊當(dāng)家庭教師，一邊在學(xué)校學(xué)習(xí)藥物學(xué)、天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等。 1799 年獲得博士學(xué)位。1801—1803年他旅游德國(guó)、法國(guó)等地，于1804年回國(guó)。1806年被聘為哥本哈根大學(xué)物理、化學(xué)教授，研究電流和聲等課題。 1815年起任丹麥皇家學(xué)會(huì)常務(wù)秘書。1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)隆?824年倡儀成立丹麥自然科學(xué)促進(jìn)會(huì)，1829年 出任哥本

8、哈根理工學(xué)院院長(zhǎng)，直到1851年3月9日在哥本哈根逝世。終年74歲。,阿喇戈，D.F.J.,英國(guó)物理學(xué)家和天文學(xué)家，精于光學(xué)和電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)。1786年2月26日生于埃斯塔熱勒,1809年任巴黎工藝學(xué)院畫法幾何講座教授,同年成為法國(guó)科學(xué)院成員,后來(lái)?yè)?dān)任巴黎天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)，1830年接任法國(guó)科學(xué)院終身秘書。在政治上他是資產(chǎn)階級(jí)共和派著名人物之一，1830年進(jìn)入議會(huì)，1848年二月革命后出任臨時(shí)政府海軍部長(zhǎng)。1853年10月2日在巴黎逝世。,183

9、1年8月，M.法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞兩個(gè)線圈 ，其一為閉合回路，在導(dǎo)線下端附近平行放置一磁針，另一與電池組相連，接開(kāi)關(guān)，形成有電源的閉合回路。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合上開(kāi)關(guān)，磁針偏轉(zhuǎn)；切斷開(kāi)關(guān)，磁針?lè)聪蚱D(zhuǎn)，這表明在無(wú)電池組的線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流。法拉第立即意識(shí)到，這是一種非恒定的暫態(tài)效應(yīng)。緊接著他做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)，把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形概括為 5 類 ：變化的電流 ， 變化的磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)的恒

10、定電流，運(yùn)動(dòng)的磁鐵，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，并把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)。進(jìn)而，法拉第發(fā)現(xiàn)，在相同條件下不同金屬導(dǎo)體回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成正比，他由此認(rèn)識(shí)到，感應(yīng)電流是由與導(dǎo)體性質(zhì)無(wú)關(guān)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，即使沒(méi)有回路沒(méi)有感應(yīng)電流，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)依然存在。,楞次,后來(lái)，給出了確定感應(yīng)電流方向的楞次定律以及描述電磁感應(yīng)定量規(guī)律的法拉第電磁感應(yīng)定律。并按產(chǎn)生原因的不同，把感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)兩種，前者起源于洛倫茲力，

11、后者起源于變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的有旋電場(chǎng)。,楞次定律,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)，原磁通在增加，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的增加；當(dāng)磁鐵拔出線圈時(shí)，原磁通在減少，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相同，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的減少。因此，得出結(jié)論：當(dāng)將磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，總是阻礙原磁通的變化。這就是楞次定律的內(nèi)容。根據(jù)楞次

12、定律判斷出感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向，然后根據(jù)安培定則，即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向。,判斷步驟,1、2、3、 感應(yīng)電流方向,,,,楞次定律符合能量守恒定律,由于線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的變化，即阻礙磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此要想保持它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須有外力來(lái)克服阻力做功，并通過(guò)做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即線圈中的電流不是憑空產(chǎn)生的。,右手