电磁现象与规律
电磁感应定律
电磁感应定律电和磁是可以互相转化的。
在一定条件下，电流能够产生磁场；同样，磁场也能使导线中产生电流。
：磁转化为电的现象叫做电磁感应。
一、电磁感应现象为了研究电磁感应现象，先做两个实验。
实验一：将直导线AB放在磁场中，它的两端与检流计连接构成闭合回路，如图2—6所示。
当导线向右移动垂直切割磁感应线时，检流计指针偏转，如图2—9a所示，表示导线中有电流产生；导线向左方垂直移动切割磁感应线时，检流计指针也发生偏转，但方向与前面的相反；如图2—9b所示。
导体不动，没有切割磁感应线时，检流计指针无偏转，说明导线中没有电流。
通过实验可以看到，导线的移动速度越快，检流计指针偏转越大，即电流越大。
实验二：将线圈的两端与一个检流计连接而构成闭合回路，如图2—10所示。
当条形磁铁插入线圈瞬间，线圈中的磁通量增加，检流计指针向右偏转。
如图2—10a 所示，说明线圈中磁通发生变化，线圈中有电流出现。
若把条形磁铁从线圈中拔出，在拔出瞬间，检流计指针向相反方向偏转，说明线圈中磁通也发生变化，线圈中也有电流出现，如图2—10b 所示。
当条形磁铁在线圈中停止运动时，检流计指针无偏转，线圈中磁通没有变化，线圈中也没有电流。
如果条形磁铁插人或拔出的速度越快，即磁通量变化得越快，则检流计指针偏转越大，反之，检流计指针偏转越小。
上述两个实验说明，无论是直导线在磁场中作切割磁感应线运动，还是磁铁对线圈作相对运动，都是由于运动使得穿过(直导线或线圈组成的)闭合回路中的磁通量发生了改变，因而在直导线或线圈中产生电动势。
若直导线或线圈构成回路，则直导线或线圈中将有电流出现。
回路中磁通量的变化是导致直导线或线圈中产生电动势的根本原因，即“动磁生电”。
磁通量的变化越大，产生的电动势越大。
因磁通变化而在直导线或线圈中产生电动势的现象，叫做电磁感应。
由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。
由感应电动势在闭合电路形成的电流，叫做感应电流。
二、法拉第定律从如图2—10所示的实验中可知，感应电动势的大小，取决于条形磁铁插入或拔出的快慢，即取决于磁通变化的快慢。
电磁定律三大定律
电磁定律是描述电磁现象和电磁场的基本规律。
其中，电磁定律中的三大定律是：
1. 库伦定律（库仑定律）：
库伦定律描述了电荷之间的相互作用力。
它表明，电荷之间的作用力正比于它们之间的电荷量的乘积，反比于它们之间距离的平方。
库伦定律的数学表达式为：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2，其中F为电荷之间的作用力，q1和q2分别为两个电荷的电荷量，r为它们之间的距离，k为库伦常数。
2. 安培环路定律：
安培环路定律是描述电流和磁场之间的关系。
它表明，通过一个闭合回路的磁场的总磁通量等于该回路上电流的总和乘以一个常数。
安培环路定律是法拉第电磁感应定律的基础。
它的数学表达式为：∮B·dl = μ0 * I，其中B为磁感应强度，I为电流，∮B·dl表示磁场的环路积分，μ0为真空中的磁导率。
3. 法拉第电磁感应定律：
法拉第电磁感应定律描述了磁场变化产生的感应电动势。
它表明，一个闭合回路中的感应电动势等于该回路上磁场变化速率的负数乘以回路所围面积。
法拉第电磁感应定律是电磁
感应现象的基本描述。
它的数学表达式为：ε= -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，dΦ/dt表示磁场变化速率。
以上三大定律是电磁学的基础，它们描述了电荷之间的相互作用力、电流和磁场之间的关系，以及磁场变化产生的感应电动势。
这些定律为理解和应用电磁现象提供了重要的理论基础。
电磁感应现象总结
电磁感应现象是电磁学中的一个重要原理，由英国科学家法拉第于1831年发现，是现代电力技术的基础之一。
电磁感应主要包含以下要点：
1. 电磁感应定律（法拉第电磁感应定律）：当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，会在该电路中产生电动势，从而产生电流，这种现象称为电磁感应。
公式表示为ε = -dΦ/dt，其中ε是感应电动势，Φ是穿过闭合回路的磁通量，dt是时间的变化量。
负号表示感应电动势的方向总是企图阻止引起磁通量变化的原因。
2. 自感现象：当通过线圈自身的电流发生变化时，线圈内部产生的磁场也会变化，进而在线圈自身产生感应电动势，这就是自感现象。
3. 互感现象：两个相互靠近的线圈，当其中一个线圈中的电流发生变化时，会影响到另一个线圈中的磁通量，从而在另一个线圈中产生感应电动势，这是互感现象。
4. 楞次定律：它确定了感应电流方向的规律，即感应电流产生的磁场总要阻碍原磁场的变化，或者是阻止
导体在磁场中运动，或者是反抗原磁场的增强或减弱。
5. 应用实例：电磁感应现象广泛应用于发电机、变压器、感应电动机、电感元件以及各种电子设备中，是电力工业、通信技术、自动化控制等领域不可或缺的基础原理。
总的来说，电磁感应揭示了磁能与电能之间的转换关系，是能量转化和传递的一种重要方式，在现代社会科技发展中具有极其重要的地位。
电磁学现象及其规律的探究
电磁学现象及其规律的探究一、电磁学的概念电磁学是研究电和磁的相互作用和电磁现象的一门学科，主要研究电荷、电场、磁场、电流、电磁波等。
在电学中，研究电荷和电场的关系，而磁学是研究磁荷和磁场的关系。
而当电流在导体中流动时，就产生了磁场，这种磁场被称为洛伦茨力。
洛伦茨力表明，在磁场中运动的带电粒子受到的作用力是与电荷、速度和磁场强度有关的。
这些相互作用的规律，构成了电磁学的基础。
二、电力的产生和传输电力是通过电流传输的，电流的产生离不开导体、电源等因素。
最常见的电源是化学电池和磁电发电机。
电流传输的过程中，我们需要考虑电流的方向和电阻对电流的影响。
电阻是导体对电流流动的阻碍，具体值受导体材料、长度和温度等因素的影响。
电力可以通过导线传输到全世界的各个角落，但随着电流传输距离的增加，电压下降，电阻增加，功率也会相应降低。
三、磁场的特性和效应磁场与电场一样，具有作用力和能量输入输出的特性。
磁场的作用力表现为磁力，而磁力的方向与电场的方向正好相反。
不同于电荷只有正、负两种状态，磁荷却可以存在南北极两种状态。
通过调整磁荷的布局，就可以产生不同的磁场，这种磁场的大小和方向与磁荷的分布有关。
在磁场中运动的粒子受到的力只与粒子的电荷和运动速度有关，这种作用力是一种横向作用力，在电场中，粒子受到的力则是与电场强度和粒子电量有关的，这种作用力则是纵向的。
四、电磁波的产生和特性电磁波是经典物理学和电磁学研究的重要领域之一，它是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
电磁波是以光速在真空中传播的，其波长和频率与波速有关。
在特定的频率范围内，电磁波可以被接收和发送，这就是无线电通讯的原理。
电磁波具有一定的偏振性，可以通过偏振片进行筛选。
同时，电磁波也具有干涉和衍射等特性，这些特性在光学领域中有着广泛的应用。
五、电磁学的应用和发展电磁学的应用非常广泛，它在现代工业和科技中有着重要的地位。
电力系统、电子技术、无线电通讯等都是电磁学的重要应用领域。
物理解析磁场中电磁感应现象的规律
物理解析磁场中电磁感应现象的规律磁场和电场作为物理世界中重要的概念，对于电磁感应现象起到了重要的作用。
电磁感应现象描述了在磁场中由于磁通量的变化而引起的感应电动势的产生。
在本文中，我们将探讨电磁感应现象的规律以及其在物理学和现实世界中的应用。
一、法拉第电磁感应定律电磁感应现象的规律可以用法拉第电磁感应定律来描述。
法拉第电磁感应定律表明，当闭合回路中的磁通量发生变化时，闭合回路中会感应出电动势。
具体表达式为：ε = -dφ/dt其中，ε表示电动势，dφ表示磁通量的变化率，dt表示时间的变化。
此外，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而与回路的形状和材料无关。
二、Lenz定律Lenz定律是对法拉第电磁感应定律的补充。
根据Lenz定律，感应电流所产生的磁场方向必须与原始磁场的变化相反。
这意味着，当磁通量增大时，感应电流所产生的磁场将抵消原始磁场的效果；而当磁通量减小时，产生的磁场将与原始磁场方向相同。
Lenz定律的作用是保持能量守恒，确保电磁感应过程中的能量转换是有方向的。
三、电磁感应现象的应用电磁感应现象的应用涉及生活的方方面面。
以下将介绍几个常见的应用示例。
1.发电机发电机是将电磁感应现象应用于实际生产中的重要装置。
通过在转子磁场内部转动一个导体线圈，可以产生由电动势驱动的感应电流。
这些感应电流被用来发电，为我们的生活提供电力。
2.变压器变压器是另一个利用电磁感应现象的重要装置。
变压器通过在初级线圈和次级线圈之间共享磁通量，实现电压的升降。
当初级线圈中的电流变化时，次级线圈中会感应出电动势，并将电能传输到目标设备。
3.感应炉感应炉是一种使用电磁感应加热的装置。
它利用感应线圈通过交变电流来产生交变磁场，导体在这个变化的磁场中感应出涡流，进而加热。
这种加热方式被广泛应用于金属熔炼和加热的领域。
4.磁传感器磁传感器利用电磁感应的原理来测量物体的磁场。
通过感应线圈接收到磁场的变化，磁传感器可以将这些变化转化为电信号进行测量和分析。
第一章电磁现象的普遍规律
习题：第45页, 1，3，4，7，8，9，11，12，14
44
E
B
H
t
Jf
D t
D f
B 0
（Jf 和 f 为自由电荷和传导电流）
21
法向分量的跃变
由于柱体的厚度d趋于零，只需要考虑集中分布在界面处的面电荷
D2n
D1n
Qf S
f
P2n P1n P
E2n
E1n
D2n
D1n (P2n
0
P1n )
f
P 0
22
同理
B2n B1n 0
引入电位移矢量D和磁场强度H
D 0E P,
H
B
M
0
介质中微分形式的麦氏方程就表述为
18
E
B
H
t
Jf
D t
（Jf 和 f 为自由电荷和传导电流）
D f , B 0
P e0E, M M H
B 0(H M ) 0(1 M )H 0r H H
D 0E P 0(1 e )E 0r E E 19
这种不变性称为规范不变性．
(1)库仑规范 A 0
1
(2)洛仑兹规范 A c2 t 0
31
例 1：电荷Q均匀分布于半径为a的球体内，求各点的电场强度， 并由此直接计算电场的散度。（第10页）
32
33
例2：电流I均匀分布于半径为a的无穷长直导线内，求空间各点 的磁场强度，并由此计算磁场的旋度． （第18页）
E dS
1
dV
S
0 V
SB dS 0
微分形式
E
B
B
t
0 J
0 0
E t
电磁感应现象及定律
例1、如图所示金属细棒在均匀磁场中运动其速度 方向与磁场垂直. 已知: v , B , , L 求:
解： d ( v B ) dl
0
vB sin 90 dl cos( 90 )
0
Bv sin dl
Bv sin dl
vB dl
b
b
N
S
结论
上述实验中，其共同点是穿过闭合回路的磁感应通 量发生了变化。 这种由磁通量的变化而产生电流的现象叫做电磁感应 现象，并把由电磁感应而产生的电流称为感应电流。 磁通量定义： 1、通过磁场中任一曲面的磁感应线条数。 2、
m B S BS cos
由变化磁场产生，无源场
E 库 线是“有头有尾”的，
起于正电荷而终于负电荷
E 感 线是“无头无尾”的
是一组闭合曲线
1 S E库 dS 0 qi
S
E涡 dS 0
L E 库 dl 0
B L E涡 dl S t dS
平衡时
Fe Fm
Fm
B v
b
此时电荷积累停止，ab两端形成稳定的电势差。
洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因.
二、动生电动势的公式
非静电力
f e(v B )
定义 E k 为非静电场强
由电动势定义
i
Ek dl
f Ek vB e
d dt
如果回路不闭合，需加辅助线闭合。 大小和方向可分别确定。
一般情况
产生电磁效应现象的条件和规律的实验的注意事项
产生电磁效应现象的条件和规律的实验的注意事项
产生电磁效应现象的条件和规律实验的注意事项
一、条件和规律
电磁效应是指导体在磁场中运动时，产生电场；或者导体在电场中运动时，产生磁场的现象。
电磁效应的条件是导体必须相对运动，且必须有外加的磁场或电场作用。
根据法拉第电磁感应定律和安培环路定理，可以得出以下规律：
1. 电磁感应定律：当导体与磁场相对运动时，导体内部就会产生电场。
电动势的大小正比于导体在磁场中的速度，与导体长度和磁场强度成正比，与导体与磁场的夹角成正弦关系。
2. 安培环路定理：在任意闭合回路中，磁场沿着回路方向的积分等于通过回路的电流的代数和乘以自由空间中的一个常量。
二、注意事项
在进行产生电磁效应现象的条件和规律实验时，需要注意以下几点：
1. 实验用具的选择：选择合适的磁体、导线、电源等实验用具，确保实验的可
靠性和准确性。
2. 实验环境的控制：保持实验环境的稳定和安静，避免与实验相干扰的因素干扰实验结果。
3. 实验数据的记录：记录实验数据的时候需要准确无误，包括导线长度、电流强度、磁场强度、电势差等。
4. 实验安全问题：在进行实验时，需要注意安全问题，避免触电、电磁波辐射等安全事故的发生。
5. 实验结果的分析：在实验结果分析时，需要结合理论知识，分析实验结果的合理性和规律性。
最后，需要强调的是，在进行任何实验之前，需要进行充分的实验准备和安排，确保实验的顺利进行和结果的准确性。
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导线与匀强磁场方向垂直，导线所受安培力的方向是( A．向上 B．向下 C．垂直纸面向里 )
D．垂直纸面向外
解析：由左手定则，导线受安培力方向垂直纸面向里． 答案：C 点评：左手定则判断安培力的方向，要注意哪个表示电 流，哪个是磁场，手怎么放，奥斯特实验说明电流周围的空间有磁砀，从而发 现了电与磁之间的联系． 2．安培在实验中进一步发现磁场对电流有力的作用， 只有在导线与磁感线垂直时，通电导线所受的安培力才最 大，导线与磁感线平行时导线不受安培力．用左手定则可 以判定安培力的方向． 3．安培力的大小F＝BIL只适用于通电导线牛文档分 享六、两种方向表示符号
×：表示垂直于平面(纸面)指向里的方向． ●：表示垂直于 电场线 磁感线
电场线上任意点的切线方向 为该点的磁场强度方向
磁感线上任意点的切线方向 为该点的电场强度方向
电场线的疏密程度表示该区 磁感线的疏密程度表示该区 域磁场强弱(密→强；疏→弱) 域磁场强弱(密→强；疏→弱) 电场线由正电荷指向负电荷 或无穷远；或由无穷远指向 负电荷．是单向曲线 电场线互不相交、不相切 磁感线在磁体外部是从N极指 向S极，内部从S极指向N 极．磁感线是闭合曲线 磁感线互不相交、不相切
享
(2010年福建学业水平测试)下列各图为电流
产生的磁场分布图，正确的分布图是( )
A．①③ C．①④①④中电流的磁场方向正确． 答案：C 点评：磁场的方向即小磁针静止时北极的指向，小磁针 北极受力的方向，磁感应强度的方向，这几种说法都是一致 的．另外要掌握几种电流周围产生的磁场的动的电荷受到洛伦兹力的宏
观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质．两种力的方向都
可用左手定则来判断．洛伦兹力对运动电荷不做功，只改 变电荷运动的方向，不改变电荷运动的速度大小．安培力 的应用：电动机；洛伦兹力的应用：电视机中的显像管 (利用磁偏转)．
左手定则 判断安培力和 洛伦兹力方向
电流或运动电 荷在磁场中 磁感线穿过 掌心；四指指 向电流方向 向指向磁感 线的方向
大拇指指向轴 线上的磁感线 方向(N极)
大拇指指向 安培力或洛 伦兹力方向内 容 图形 牛牛文档分 享 牛牛文档分 享
q 解析：C 与 A 接触后，与 A 平分电量，各得 的相同电量， 2 然后 C 再与 B 接触，由于电性不同，所以先将等量的异种电荷 q 中和，即只剩下与原来 B 所带电性相同的 电荷量，然后两者 2 q q1q2 平均分配，B，C 均带 的电荷量，根据库仑定律 F＝k 2 ， 4 r qq · 24 q2 F 有 F′＝k 2 ＝k 2＝ 平测试)下列正确描述正
点电荷电场线的图示是(
)
解析：正点电荷电场线是由正点电荷向外指出去．
答案：A 点评：描述电场有两种方法：电场线和电场强度．电 场线较形象、直观，疏密程度反映电场的强弱，方列说法中不正确的是
(
)
A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 B．磁感线总是从N极到S极 C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向
一致 D．两个磁场叠描绘磁场而假想的一组有 方向的曲线，曲线上的每一点切线方向表示该点的磁场 方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A不正 确．在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极， 磁感线不相交，所以B、D不正确． 答案：ABD
1．成立条件：①真空中(空气中也近似成立)， ②点电荷(即带电体的形状和大小对相互作用力的影响 可以忽略不计时把带电体看成只有电荷量没有大小的点，它 是理想模型，类似质点)． 2．库仑力的方向在两点电荷的连线上，同性相斥、异 性相吸． 说明：在使用库仑定律计算库仑力时，q1与q2一般代入 电荷量的绝对值，而力的方向由同性相斥，异性相吸来判 断．带电体可以看成点电荷的条件：如果带电体间距离比它 们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互 作用力的影响可以忽略不计，这样来源 场线
电场 电荷 电场线不闭合 对电荷有力的 作用
力的性 质
磁场 磁体、电流、运动电荷 磁感线闭合 对磁体、左手定则
安培定则
作用 具体 情况 判断电流产生的磁场(磁感线) 方向 直线电流 大拇指指向 电流的方向 环形电流或 通电螺线管 四指弯曲，带等量异种电荷的 导体小球A和B，彼此之间的引力为F、另一个不带电的与 A、B大小相同的导体球C，先与A接触，再与B接触，然 后移开，这时A和B之间的作用力为F′，则F与F′之比为 ( )
A．8∶3
C．1