中国科学技术大学：《电磁学》课程教学资源（课件讲稿）第七章 电磁感应

第七章 电磁感应 §7.1电磁感应定律 §7.2动生电动势与感生电动势 S7.3互感与自感 S7.4暂态过程

第七章 电磁感应 §7.1 电磁感应定律 §7.2 动生电动势与感生电动势 §7.3 互感与自感 §7.4 暂态过程

§7.1电磁感应定律 继1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电 流的磁效应后，人们便关心它的逆效应。 1831年法拉第终于发现了电磁感应现象 1845年才由诺埃曼（F.E.Neumann)和韦 伯(W.E.Weber)将其实验成果表达为数学 形式，建立了电磁感应定律 这是电磁学发展史上最辉煌的成就之一。 为工业革命、人类进入电气化时代做出了 巨大的贡献，为后来麦克斯韦普遍电磁场 理论的建立奠定了基础

§7.1 电磁感应定律 n 继1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电 流的磁效应后,人们便关心它的逆效应。 1831年法拉第终于发现了电磁感应现象。 n 1845年才由诺埃曼（F.E.Neumann)和韦 伯（W.E.Weber)将其实验成果表达为数学 形式，建立了电磁感应定律。 n 这是电磁学发展史上最辉煌的成就之一。 为工业革命、人类进入电气化时代做出了 巨大的贡献，为后来麦克斯韦普遍电磁场 理论的建立奠定了基础

Michael Faraday 法拉第的故事： (1791-1867) 一个穷孩子的求学经历； 挚着的追求：10年简单类比实验的失败： 静电感应、静磁感应 电流感应出电流？磁场感应出电流？ 伟大的贡献：电动机、发电机、电化学一电 解定律、场的概念、磁光效应。 淡薄名利：不作爵士，永作普通的法拉第

法拉第的故事： 一个穷孩子的求学经历； 挚着的追求：10年简单类比实验的失败： 静电感应、静磁感应 电流感应出电流？磁场感应出电流？ 伟大的贡献：电动机、发电机、电化学—电 解定律、场的概念、磁光效应。 淡薄名利：不作爵士，永作普通的法拉第。 Michael Faraday (1791-1867)

法拉第的成就： 1、第一台电动机；2、第一台发电机； 3、法拉第电磁感应定律；4、 电解定律； 5、电荷守恒一冰桶试验； 6、法拉第磁致旋光效应； 7、电介质、磁介质的性质； 8、近距作用、磁场的概念。 法拉第的思想：力统一，士 场概念

法拉第的成就： 1、第一台电动机；2、第一台发电机； 3、法拉第电磁感应定律； 4、电解定律； 5、电荷守恒——冰桶试验； 6、法拉第磁致旋光效应； 7、电介质、磁介质的性质； 8、近距作用、磁场的概念 。 法拉第的思想：力统一，场概念

电磁感应的发现 及其系列实验 在一个偶然的机 会，1831年，当法 拉第把电键S闭合的 瞬间，他观察到了 磁针 磁针的偏转；而S断 开瞬间，磁针会反 向偏转。当S稳定后， 磁针回到原状。他 图6-1 法拉第发现电磁感应现象的实验 意识到这是个非恒 定的暂态效应

一 、电磁感应的发现 及其系列实验 n 在一个偶然的机 会，1831年，当法 拉第把电键S闭合的 瞬间，他观察到了 磁针的偏转；而S断 开瞬间，磁针会反 向偏转。当S稳定后， 磁针回到原状。他 意识到这是个非恒 定的暂态效应

他得出结论：只有变化 的电流才会在另一线圈中感 应出电流，从而产生磁场， 使磁针偏转。稳定的电流不 可能

他得出结论：只有变化 的电流才会在另一线圈中感 应出电流，从而产生磁场， 使磁针偏转。稳定的电流不 可能

深入的思考，法拉第的一系列实验 1.是变化的电流还是变化的磁场 产生感应电流？（演示实验视频一） 法拉第用运动磁铁代替瞬变通电线圈 Cll "ees"ant iocmmaiig d”aea eds8en到 feld us the tight Anieier

1. 是变化的电流还是变化的磁场 产生感应电流？（演示实验视频一） 法拉第用运动磁铁代替瞬变通电线圈 深入的思考，法拉第的一系列实验

法拉第又用运动的戴有稳恒 电流的线圈代替运动的磁铁，两 种实验的结果相同。 法拉第得出结论： 是变化的磁场产生了感应 电流

法拉第又用运动的戴有稳恒 电流的线圈代替运动的磁铁，两 种实验的结果相同。 法拉第得出结论： 是变化的磁场产生了感应 电流

2.是否产生的是感应电动势？ 1832年，法拉第用实验证明， 在相同的条 件下，几何形状、大小相同而电阻不同的受 感应线圈，感应电流的大小与线圈的电阻成 反比，I∝1/R 感应电流应满足欧姆定律，便会有上面的 结果。法拉第认识到：感应电动势与导体性 质无关，这些线圈的感应电动势应该相同； 所以变化的磁场在导体中产生的是感应电 动势。而感应电流是由与导体性质无关的感 应电动势产生的

2. 是否产生的是感应电动势? ■ 1832年，法拉第用实验证明，在相同的条 件下，几何形状、大小相同而电阻不同的受 感应线圈，感应电流的大小与线圈的电阻成 反比，I ∝ 1/R ； ■ 感应电流应满足欧姆定律，便会有上面的 结果。法拉第认识到：感应电动势与导体性 质无关，这些线圈的感应电动势应该相同； ■ 所以变化的磁场在导体中产生的是感应电 动势。而感应电流是由与导体性质无关的感 应电动势产生的

3.变化的磁场与变化的磁通，谁更本质？ 如图所示（按现代的演示)，接有电压表的导体 框CDEF放于均匀的磁场中，B垂直于框平面，当EF 以速度向左滑动时，电流计指针发生偏转，速度越 大偏转越厉害，EF反向运动时，电压计指针反向偏转。 实验中，磁感强度B没有变化，但由于EF向右或 向左运动，导体框的面积在随时间变化，于是通过导 体框的磁通量随时间变化产生了感应电动势，从而产 生了感应电流。 EF的速度越大， 单位时间内通过导 体框的磁通量变化 越大，电压越大。 Voltmeter

如图所示（按现代的演示），接有电压表的导体 框CDEF放于均匀的磁场中，B垂直于框平面，当EF 以速度v向左滑动时，电流计指针发生偏转，速度越 大偏转越厉害，EF反向运动时，电压计指针反向偏转。 实验中，磁感强度B没有变化，但由于EF向右或 向左运动，导体框的面积在随时间变化，于是通过导 体框的磁通量随时间变化产生了感应电动势，从而产 生了感应电流。 C D E F 3. 变化的磁场与变化的磁通，谁更本质? EF的速度越大， 单位时间内通过导 体框的磁通量变化 越大,电压越大