Faraday 法拉第定律
《法拉第电磁感应定律》的主要内容
《法拉第电磁感应定律》的主要内容法拉第电磁感应定律（ElectromagneticInductionLawofFaraday）指的是发明家迈克尔法拉第（MichaelFaraday）所做的实验发现，当有一个移动磁场而不变的电流时，会产生一个与它相反方向比较强的电动势，即电磁感应电动势，而这一发现被称之为法拉第电磁感应定律。
这一定律对现代科学和技术有着重要的影响和应用，下面将进行详细的讨论。
法拉第在1831年做出这一发现，当时他把一根金属线（一个半圆形磁环）置于磁铁之中，当磁铁移动时，线被流经电流。
他发现，移动磁铁形成的电流与它移动的速度成正比，也引出另一个结论：当磁铁停止移动时，电流也随之消失。
这就是一般所说的磁场变化引起的电动势。
法拉第电磁感应定律可以这样表述：“磁势变化线圈中贯穿的电流变化的同时引起的电动势总和为零”。
法拉第电磁感应定律的发现推动了重大的科学和技术变革，是电力工业的基础，也是电机的基础，电动机的运作是基于这一定律，而电动机的发明推动了现代科技的发展。
现在，电动机已经广泛应用于工业生产、家用设备、汽车、船只等领域，成为电气化社会发展不可缺少的重要元素。
除了电动机，法拉第电磁感应定律也被应用到一些重要的医疗装置中，比如磁共振成像仪（MRI）和X射线成像仪（X-ray），它们均依赖于电磁感应定律来实现图像定位，这样就可以检查人体内部器官的状况。
此外，法拉第定律也被用于电子器件的开发，例如变压器、电抗器、滤波器、传感器等。
综上所述，法拉第定律对发展现代科学和技术有着巨大的影响力。
此外，他还做出了重要贡献，他通过实验发现，建立了两个重要的定律：偏振定律和存在定律，它们也推动了现代物理学的发展。
总之，法拉第电磁感应定律的重要发现对现代科技的发展产生了重大的影响，成为科技发展的基础。
法拉第电解定律
法拉第电解定律Faraday's law of electrolysis英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上，于1834年所确定的关于电解的两条基本定律。
电解第一定律在电极上析出（或溶解）的物质的质量m 同通过电解液的总电量Q（即电流强度I与通电时间t的乘积）成正比，即m＝KQ＝KIt,其中比例系数K的值同所析出（或溶解）的物质有关,叫做该物质的电化学当量（简称电化当量）。
电化当量等于通过1库仑电量时析出（或溶解）物质的质量。
电解第二定律当通过各电解液的总电量 Q相同时，在电极上析出（或溶解）的物质的质量 m同各物质的化学当量C（即原子量A与原子价Z之比值）成正比。
电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成 1/F，F 叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为9.648455×104库仑／摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量，则称物质的量为1克当量。
按照法拉第电解定律,在电极上析出（或溶解）一克当量物质所需的电荷量为F。
，其当物质的量为一摩尔时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数No值约为6.022×1023每摩尔。
因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量ZF,它等于N个Z价离子所带电量的绝对值之和。
每一Z价离子所带o电量的绝对值等于基本电荷e（电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑）的Z倍,由此可见即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N之比。
o法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化生产中经常用到它。
历史上，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
在R.A.密立根测定电子。
的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数No法拉第电解定律Faraday’s law of electrolysis阐明电和化学反应物质间相互作用定量关系的定律。
麦克斯韦方程组八种
麦克斯韦方程组八种麦克斯韦方程组是电磁场理论的基础，由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪提出。
它描述了电荷与电流产生的电场和磁场之间的相互作用。
麦克斯韦方程组共有8个方程，分别描述了电场、磁场的产生和变化规律。
本文将详细介绍这八种方程，并解释其物理意义。
1. 高斯定律（Gauss’s Law）高斯定律是麦克斯韦方程组中的第一个方程，用来描述电场与电荷之间的关系。
它可以表述为：∇⋅E=ρε0其中，∇⋅E表示电场的散度（divergence），ρ是电荷密度，ε0是真空介质中的介质常数。
高斯定律实际上是一种守恒定律，它表明了通过一个闭合曲面的电通量等于该曲面内部所包围的总电荷。
这个方程可以用来计算电场的分布，理解电荷与电场的相互作用。
2. 麦克斯韦-法拉第定律（Maxwell-Faraday Law）麦克斯韦-法拉第定律描述了磁场的变化如何产生感应电场。
它可以表述为：∇×E=−∂B ∂t其中，∇×E表示电场的旋度（curl），B是磁感应强度。
这个方程说明了当磁场发生变化时，会产生一个环绕着磁场变化区域的感应电场。
这个定律是电磁感应现象的基础，也是电磁波传播的重要原理之一。
3. 安培环路定理（Ampere’s Circuital Law）安培环路定理描述了通过一条闭合回路的磁感应强度与该回路内部所包围的总电流之间的关系。
它可以表述为：∇×B=μ0J其中，∇×B表示磁感应强度的旋度，μ0是真空中的磁导率，J是电流密度。
安培环路定理说明了电流会产生磁场，并且磁场的强度与电流的大小和方向有关。
这个定律对于计算磁场分布、设计电磁设备等都具有重要意义。
4. 法拉第电磁感应定律（Faraday’s Law of Electrom agnetic Induction）法拉第电磁感应定律描述了通过一个闭合回路的磁感应强度与该回路内部所包围的总磁通量之间的关系。
物理化学答案——第七章-电化学
第七章 电化学（一）基本公式和内容提要1 Faraday （法拉第）定律定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。
Q = nzF2 离子迁移数定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-==+, Q r t Qr r ---+-==+3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ1I G RU -==1κρ=， A G lκ=m m V cκκΛ== 1c e l ll K R R Aκρ===其中，cell l K A=为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 34 离子独立运动定律m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞-对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）：(1m m β∞Λ=Λ-对于弱电解质： m m α∞Λ=Λ （其中，α为解离度）5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±电解质的活度：(/)v v v va a a a m m θγ+-+-±±±===其中，1/()v v v γγγ+-±+-= ， 1/()v v vm m m +-±+-=6 德拜-休克尔极限公式ln Az z γ±+-=-式中I 为溶液离子强度212i iI m z =∑；在298 K 的水溶液中，11221.172kg molA -=，上式适用于10.01m ol kg I -≤ 的稀溶液。
7 可逆电池热力学r m G n E Fθθ∆=- (只做电功) r mG nEF ∆=-(只做电功)ln R T E K nFθθ=()()r mr m p pG ES nF T T∂∆∂∆=-=∂∂式中，()p E T∂∂是电池电动势随温度的变化率，称为电池电动势的温度系数。
法拉第定律
法拉第定律法拉第定律法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系的，又称为电解定律。
法拉第定律又叫电解定律，是电镀过程遵循的基本定律。
法拉第(Michael Faraday l791-1867) 是英国著名的自学成才的科学家，他发现的电解定律至今仍然指导着电沉积技术，是电化学中最基本的定律，从事电镀专业的工作者，都应该熟知这著名的定律。
它又分为两个子定律，即法拉第第一定律和法拉第第二定律。
(1)法拉第第一定律法拉第的研究表明，在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比。
当我们讨论的是金属的电沉积时，用公式可以表示为：M=KQ=KIt式中M 一析出金属的质量；K —比例常数；Q —通过的电量;I—电流强度;t—通电时间。
法拉第第一定律描述的是电能转化为化学能的定性的关系，进一步的研究表明，这种转化有着严格的定量关系，这就是法拉第第二定律所要表述的内容。
(2)法拉第第二定律电解过程中，通过的电量相同，所析出或溶解出的不同物质的物质的量相同。
也可以表述为：电解1mol 的物质，所需用的电量都是1 个“法拉第” (F)，等于96500 C 或者26．8A?h 。
1F=26.8A?h=96500C结合第一定律也可以说用相同的电量通过不同的电解质溶液时，在电极上析出(或溶解)的物质与它们的物质的量成正比。
由于现在标准用语中推荐使用摩尔数，也可以用摩尔数来描述这些定理。
所谓摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏伽德罗常数个微粒。
摩尔简称摩，符号mol 。
由于每mol 的任何物质所含的原子的数量是一个常数，即6.023 X 10的23次方，这个数被叫作阿伏伽德罗常数。
阿伏伽德罗常数是很大的数值，但摩尔作为物质的量的单位应用极为方便。
因为1mol碳的质量是12g,即为6.023 X 10 的23 次方个碳原子的质量。
由此，我们可以推算1mol 任何原子的质量。
一种元素的相对原子质量（原子量）是以l2C 的质量的I/12作为标准。
磁场强度和电流的关系公式
磁场强度和电流的关系公式法拉第定律（Faraday’s law）是电磁场理论中一条重要定律，它描述了电磁场强度与电流之间的关系。
这条定律告诉我们，当某个定区域内流过的电流发生变化时，由该区域构成的电磁场强度也会相应地发生变化：1、法拉第定律的通用表达式：$$ \oint{\vec{E}.d\vec{l}} = -\frac{d\Phi_B}{dt} $$其中$\Phi_B$代表电磁通量，集成所有电磁辐射线所到达的某一表面处，$\oint{\vec{E}.d\vec{l}}$代表电场强度，表示某一时刻。
2、物理意义：由于电流依赖于时间，所以如果电流改变，则电磁通量就会发生改变，也就是说电磁场强度也会发生改变。
因此，可以这样理解，当某个定区域内流过的电流发生变化时，由该区域构成的电磁场强度也会相应地发生变化。
3、应用:（1）变压器的原理：如果把电流考虑为水流，那么法拉第定律就是一台水泵，它可以把小区域内的电流压缩到大区域内，从而使电量增大、电压升高，从而达到变压器的作用。
（2）电磁泵：通过法拉第定律，可以把一些有规则变化的电压变化转变为成一个恒定的电流，从而达到电磁泵的作用。
（3）可变电阻：当电流发生变化时，由于电磁通量也发生变化，电流也就变化，由此可以用增大或减小电磁场强度来实现可变电阻的功能。
（4）可变电容器：当电流发生变化时，由于电磁通量也发生变化，电阻也发生变化，可以用电磁场强度来调节电容量，从而实现可变电容器的作用。
总之，法拉第定律描述了电磁场强度与电流之间的关系，是电磁学理论中最重要的定律。
它的重大意义在于它可以让我们对电磁场的物理效应有一个更清晰的认识，从而发展出一系列电子设备，使现代生活变得更加便利、安全和舒适。
faraday电磁感应定律
faraday电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的一个重要定律。
它由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出，成为电磁学的基石之一、法拉第电磁感应定律说明了磁场和导体之间的相互作用，以及产生感应电动势和电流的原理。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的磁通量发生变化时，就会在导体周围产生感应电动势。
磁通量是指磁场通过一个闭合曲面的磁力线的总数，用Φ表示。
磁通量的变化有两种方式，一是磁场强度改变导致磁力线条数变化，二是磁场方向改变导致磁力线方向变化。
感应电动势与磁通量的变化率成正比，用法拉第电磁感应定律的公式表示为ε = - dΦ/dt。
其中ε表示感应电动势，dΦ表示磁通量的微小变化量，dt表示时间的微小变化量。
符号“-”表示感应电动势的方向遵循法拉第的右手规则，即方向与磁场的变化方向相反。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化引起感应电动势时，如果导体形成闭合回路，就会产生感应电流。
感应电流的大小与感应电动势以及导体的电阻有关。
根据欧姆定律，感应电流I=ε/R，其中I表示感应电流，ε表示感应电动势，R表示导体电阻。
产生感应电流的过程称为电磁感应。
电磁感应是一种重要的物理现象，被广泛应用于许多领域。
例如，发电机是将机械能转化为电能的装置，利用电磁感应原理实现。
当导体在磁场中运动时，通过感应电动势产生电流，进一步转化为电能。
这是现代社会中发电的基本原理。
法拉第电磁感应定律还可以解释许多其他现象，比如变压器的工作原理、感应加热、感应炉等。
此外，电磁感应还在电磁波的传播、电磁干扰等方面起着重要作用。
因此，深入理解法拉第电磁感应定律对于掌握电磁学的基本原理和应用非常重要。
总之，法拉第电磁感应定律是电磁学的基本定律之一，描述了磁场和导体之间的相互作用，以及感应电动势和电流的产生原理。
它广泛应用于发电机、变压器、电磁加热、电磁波传播等领域，对于理解和应用电磁学有着重要意义。
电磁感应的五个公式
电磁感应的五个公式
电磁感应是一种重要的物理现象，它是由于电磁场的存在而产生的。
电磁感应的五个公式是：
1. Faraday定律：电磁感应的强度与磁通率成反比，即B= -N∆Φ/∆t，其中B为磁感应强度，N为磁通率，Φ为磁通，t为时间。
2. 斯特林定律：电磁感应强度与磁通成正比，即B=μN，其中μ为磁导率。
3. 法拉第定律：电磁感应强度与电流成正比，即B=μI，其中I为电流。
4. 摩擦定律：电磁感应强度与电压成正比，即B=μV，其中V为电压。
5. 拉普拉斯定律：电磁感应强度与电场强度成反比，即B= -μ∇E，其中E为电场强度。
电磁感应是由于电磁场的存在而产生的，它是电磁学中最重要的现象之一。
电磁感应的五个公式是电磁学中最基本的公式，它们描述了电磁感应的强度与磁通率、磁导率、电流、电压和电场强度之间的关系。
电磁感应的公式可以用来计算电磁感应的强度，从而更好地理解电磁学中的现象。
电磁感应的公式不仅在电磁学中有重要的应用，而且在日常生活中也有广泛的应用。
例如，电磁感应的公式可以用来计算电机的功率，从而更好地控制电机的运行。
此外，电磁感应的公式还可以用来计算电磁波的传播速度，从而更好地控制电磁波的传播。
电磁感应的五个公式是电磁学中最基本的公式，它们描述了电磁感应的强度与磁通率、磁导率、电流、电压和电场强度之间的关系。
电磁感应的公式不仅在电磁学中有重要的应用，而且在日常生活中也有广泛的应用。
因此，学习和掌握电磁感应的五个公式对于理解电磁学中的现象和更好地应用电磁学都是非常重要的。
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ε
i
dΦ . =− dt
电磁感应定律
• 电磁感应现象是怎样发现的？ 电磁感应现象是怎样发现的？ 电 ? 磁 • 多种探索均告失败
– 例如安培、科拉顿 例如安培、
• 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象 1822年阿喇果发现电磁阻尼现象
–未能识别 无从解释
法拉第的发现
• 1831年8月29日 Faraday 1831年 29日 做了第一个电磁感应实验 并取得成功。 并取得成功。
法拉第甚至于猜测
• 磁效应的传播速度可能与光速有相同的 量级。 量级。 • 1832年写给英国皇家学会的信中写道： 1832年写给英国要时间，即一个磁铁作 磁作用的传播需要时间， 用于另一个远处的磁铁或者一块铁时， 用于另一个远处的磁铁或者一块铁时，产 生作用的原因（我可以称之为磁） 生作用的原因（我可以称之为磁）是逐渐 地从磁体传播开去的， 地从磁体传播开去的，这种传播需要一定 的时间，而这个时间显然是非常短的。 的时间，而这个时间显然是非常短的。”
示意图
电磁感应现象
演示实验
Faraday观察的结果 Faraday观察的结果
• 把可以产生感应电流的情况概括成 五类： 五类：
– – – – – – 变化的着电流 变化的着电流； 电流； 变化着的磁场 磁场； 变化着的磁场； 运动的稳恒电流 稳恒电流； 运动的稳恒电流； 运动的磁铁 磁铁； 运动的磁铁； 导体。 在磁场中运动的导体 在磁场中运动的导体。 英语讲解点播
是磁通匝链数
NΦ = Ψ
感
应 电 动 势 的 方 向
楞次定律
• 闭合回路中感应电流的方向，总是 闭合回路中感应电流的方向， 使得感应电流所激发的磁场阻碍引 起感应电流的磁通量的变化 • 等价表示：感应电流的效果总是反 等价表示： 抗引起感应电流的原因 • 感应电流只有按照楞次定律所规定 的方向流动才能符合能量守恒定律
法拉第的观点
• 持近距作用观点
–与当时盛行的超距作用观点相背； 与当时盛行的超距作用观点相背； –法拉第认为对力线的研究甚至于比对产生 力线的源的研究还要重要。 力线的源的研究还要重要。
• 关注动态变化
–许多研究此产生电的人预期产生出静态电 持续电流； 场，持续电流； –法拉第认为 磁体变化—电紧张状态变化— 磁体变化—电紧张状态变化—感应电动势
电磁驱动
电流
• 电荷的定向运动形成电流 • 恒定电流：电流强度不随时间变化 恒定电流： • 在闭合电路中，是什么力量驱使电 在闭合电路中， 荷运动？ 荷运动？
– 静电力：使电荷从低电势——高电势 静电力：使电荷从低电势——高电势 – 非静电力 ： 提供能量使电荷从低电势 —— 非静电力：提供能量使电荷从低电势—— 高电势
电源：
• 在外电路上维持恒定电压，在电 在外电路上维持恒定电压， 场力作用下
– 正电荷从电源正极——负极 正电荷从电源正极——负极
• 在电源内部在非静电力作用下
– 正电荷克服静电力 从电源负极——正极 从电源负极——正极
电动势： 电动势：
• 把单位正电荷从负极通过电源内部 移到正极时， 移到正极时，非静电力所做的功
涡电流
• 大块金属处于变化 磁场中或在磁场中 运动时， 运动时，其中产生 的感应电流呈涡旋 ——涡电流 状——涡电流 • 大块金属电阻小， 大块金属电阻小， 涡电流大， 涡电流大，释放大 量热量
高频感应加热
电磁炉
电磁阻尼
涡电流在磁场中 所受到安培力 ——电磁阻尼 ——电磁阻尼
阻尼摆演示
应用
转 速 计
法拉第电磁感应定律
• 通过以闭合回路为周界的任意曲 面的磁通量发生变化时， 面的磁通量发生变化时，在闭合 回路中就有感应电动势产生； 回路中就有感应电动势产生；其 的大小与磁通量随时间的变化率 成正比
ε
i
dΦ . =− dt
演示点播
N匝线圈: 匝线圈: 总感应电动势: 总感应电动势:
ε
i
dΦ d (NΦ ) (N . = −N =− dt dt
ε = ∫ K ⋅ dl
−
+
与外电路是否接通无关， 与外电路是否接通无关， 不限于 闭合回路，定义为 闭合回路，
ε = ∫ K ⋅ dl
法拉第对电磁感应的研究
• 感应电流的出现表明
–存在着某种推动电流的非静电力 ——感应电动势 ——感应电动势
• 即便没有感应电流，感应电动势 即便没有感应电流， 仍应存在。 仍应存在。
“我还认为电感应也是这样传播的， 我还认为电感应也是这样传播的， 我认为磁力从磁极出发的传播类似 于水面上波纹的振动或者空气粒子 的声振动， 的声振动 ， … 我 打算把振动理论应 用于磁现象， 就象对声所做的那样， 用于磁现象 ， 就象对声所做的那样 ， 而且这也是光现象最可能的解释 也是光现象最可能的解释， 而且这 也是光现象最可能的解释 ， 类比之下， 我认为也可以把振动理 类比之下 ， 我认为也可以 把振动理 论应用于电感应。 直到1938 1938年 论应用于电感应 。 ” （ 直到 1938 年 才发现） 才发现）