电磁感应
变化的磁通量会产生电动势和电场，这是发电机和变压器的工作原理。
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Definition
电磁感应是指变化的磁通量产生电动势和环形电场的现象，其大小由法拉第定律量化，感应效应根据楞次定律与变化方向相反。
Scope
本主题涵盖法拉第电磁感应定律、楞次定律和感应效应的方向、动生电动势和感生电动势、自感和互感，以及磁场中储存的能量。它将感应电场视为非保守场，并介绍了涡流，而将辐射留待后续主题讨论。
Core questions
- 变化的磁通量如何驱动电路中的电流？
- 为什么感应电流会阻碍产生它们的变化？
- 电感和储存的磁能是如何定义的？
Key concepts
- 磁通量
- 电动势
- 法拉第定律
- 楞次定律
- 自感
- 互感
- 涡流
- 磁能
Key theories
- 法拉第电磁感应定律
- 环路中的电动势等于穿过该环路的磁通量变化率的负值；微分形式表示为电场的旋度等于磁场对时间的导数的负值。
- 楞次定律
- 感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量变化，这是能量守恒的推论，它确定了法拉第定律中的符号。
Clinical relevance
电磁感应是发电机、变压器、感应电机和电磁炉、无线充电和感应充电，以及磁共振成像的梯度线圈和射频线圈的工作原理。
History
法拉第于1831年发现了电磁感应现象，约瑟夫·亨利独立观察到了相关效应。楞次于1834年提出了方向定则，麦克斯韦将电磁感应纳入其场方程，作为电场的旋度定律。
Key figures
- Michael Faraday
- Joseph Henry
- Heinrich Lenz
Related topics
Seminal works
- maxwell1873
- jackson1998
Frequently asked questions
- 动生电动势和感生电动势有什么区别？
- 动生电动势产生于导体在静态磁场中运动时，而感生电动势产生于通过静止电路的时变磁场；两者都由法拉第磁通量定则统一。
- 为什么楞次定律中包含负号？
- 感应电流阻碍磁通量的变化是为了能量守恒；如果它增强了变化，就会凭空产生能量，因此法拉第定律中的负号反映了这种阻碍作用。