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法拉第电磁感应定律

指数 法拉第电磁感应定律

法拉第電磁感應定律(Faraday's law of electromagnetic induction)是電磁學中的一條基本定律,跟變壓器、電感元件及多種發電機的運作有密切關係。定律指出: 此定律於1831年由迈克尔·法拉第發現,約瑟·亨利則是在1830年的獨立研究中比法拉第早發現這一定律,但其並未發表此發現。故這個定律被命名為法拉第定律。 本定律可用以下的公式表达: 其中: 電動勢的方向(公式中的負號)由楞次定律提供。“通過電路的磁通量”的意義會由下面的例子闡述。 傳統上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至於感應電動勢時,改變的是自身的電場,例如改變生成場的電流(就像變壓器那樣)。而至於動生電動勢時,改變的是磁場中的整個或部份電路的運動,例如像在同極發電機中那樣。.

40 关系: 右手定則变压器向量分析向量積奧利弗·黑維塞串扰伏特勒沙特列原理理查德·費曼磁場磁鐵磁通量約瑟·亨利点积电磁学电能無窮小量焦耳定律韦伯 (单位)静电感应詹姆斯·克拉克·麦克斯韦负载路徑積分麥克斯韋方程組電場電動勢電磁鐵梯度定理楞次定律正交泊松方程法拉第定律法拉第弔詭洛伦兹力机械能海因里希·楞次斯托克斯定理斯托克斯公式旋度摩擦力

右手定則

右手定則(Right-hand rule)是一個在數學及物理學上使用的定則。是由英國電機工程師約翰·弗萊明(John Fleming)於十九世紀末期發明的定則,用來幫助他的學生轻松地求出移動於磁場的導體所產生的動生電動勢的方向 。 當設定三個相互垂直的向量時,可以有兩種不同的選擇:右手系統或左手系統。因此,假若遇到這類問題時,必需明確地指出是採用哪一種系統。.

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变压器

變壓器(Transformator;Transformer)是應用法拉第電磁感應定律而升高或降低電壓的裝置。變壓器通常包含兩組或以上的線圈。主要用途是升降交流電的電壓、改變阻抗及分隔電路。電路符號常用T當作編號的開頭。例:T01、T201等.

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向量分析

向量分析(或向量微積分)是數學的分支,关注向量場的微分和积分,主要在3维欧几里得空间 \mathbb^3 中。「向量分析」有时用作多元微积分的代名词,其中包括向量分析,以及偏微分和多重积分等更广泛的问题。向量分析在微分几何与偏微分方程的研究中起着重要作用。它被广泛应用于物理和工程中,特别是在描述电磁场、引力場和流体流动的时候。 向量分析从四元數分析发展而来,由约西亚·吉布斯和奧利弗·黑維塞於19世纪末提出,大多数符号和术语由吉布斯和黑維塞在他们1901年的书《向量分析》中提出。向量演算的常规形式中使用外积,不能推广到更高维度,而另一种的方法,它利用可以推广的外积,下文将会讨论。.

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向量積

#重定向 叉积.

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奧利弗·黑維塞

奧利弗·黑維塞(Oliver Heaviside,),英國自學成才的物理學家和电子工程师。他没有接受过正规的高等教育,作风古怪,不太重视严格的数学论证,善以直觉进行论述和演算,在数学和工程上做出了众多原创性成就。他通过数年时间自学微积分和麦克斯韦的《》,创立向量分析学,并将电磁学中最著名的麦克斯韦方程组改写为今天人们所熟知的形式。.

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串扰

串扰(英文:crosstalk),又稱串音干擾,是电子学和通信学的专业术语。 串扰在电子学上是指两条信号线之间的耦合现象。这是因为空间距离近的信号线之间会出现不希望的電感性和電容性耦合从而互相干扰。電容性耦合会引发耦合电流,而電感性耦合则引发耦合电压。 在印刷电路板设计和集成电路设计中,串扰是一个比较棘手的问题。.

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伏特

伏特(volt)是国际单位制中电压的单位,符号V。 在一根均匀的、宽度和温度恒定的导线上假如有一安培电流流动,那么导线的电阻在一定的距离内將电能转化为热能1瓦(W.

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勒沙特列原理

勒夏特列原理(Le Chatelier principle)或翻译为吕·查德里原理,又称平衡移动原理,是一個定性預測化學平衡點的原理,其内容为: 也就是说,对于一个在某一个特定条件下达到平衡的体系,假设这个条件改变,这个平衡就会朝减弱该改变的方向移动。 这个原理只能用来定性判断,不能进行定量计算,不能首先判断平衡是否处于平衡态。.

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理查德·費曼

查德·菲利普斯·費曼(Richard Phillips Feynman,),美國理论物理學家,量子电动力学创始人之一,纳米技术之父。由費曼提出或完善的费曼图、费曼规则(Feynman rules)和重整化计算方法是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。费曼个性十足,爱出风头,平易近人且喜爱搞怪,有很多逸闻流传于世。在1999年英國雜誌《》对全球130名領先物理學家的民意調查中,他被評為有史以來10位最偉大的物理學家之一。費曼父母皆為立陶宛猶太人,來自白俄羅斯,然而費曼本人是無神論者。 费曼业余爱好广泛,如打邦哥鼓、破译玛雅文明的象形文字、研究如何撬開保险櫃的鎖及逛脱衣舞厅等。他自己搜罗了不少这类故事,整理成了自传《别闹了,费曼先生!》。该书后來成为畅销大众读物。费曼是少数几个在大众心目中形象生动鲜活的前沿科学家之一。.

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磁場

在電磁學裡,磁石、磁鐵、電流及含時電場,都會產生磁場。處於磁場中的磁性物質或電流,會因為磁場的作用而感受到磁力,因而顯示出磁場的存在。磁場是一種向量場;磁場在空間裡的任意位置都具有方向和數值大小更精確地分類,磁場是一種贗矢量。力矩和角速度也是準向量。當坐標被反演時,準向量會保持不變。。 磁鐵與磁鐵之間,通過各自產生的磁場,互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷亦會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋基本粒子,像電子或正子等等,會產生自己內有的磁場,這是一種相對論性效應,並不是因為粒子運動而產生的。但是,對於大多數狀況,這磁場可以模想為是由粒子所載有的電荷因為旋轉運動而產生的。因此,這相對論性效應稱為自旋。磁鐵產生的磁場主要是由內部未配對電子的自旋形成的。。 當施加外磁場於物質時,磁性物質的內部會被磁化,會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度,就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。產生磁場需要輸入能量,當磁場被湮滅時,這能量可以再回收利用,因此,這能量被視為儲存於磁場。 電場是由電荷產生的。電場與磁場有密切的關係;含時磁場會生成電場,含時電場會生成磁場。馬克士威方程組描述電場、磁場、產生這些向量場的電流和電荷,這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論,電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B,相對於參考系A,參考系B以有限速度移動。從參考系A觀察為靜止電荷產生的純電場,在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。 在量子力學裏,科學家認為,純磁場(和純電場)是虛光子所造成的效應。以標準模型的術語來表達,光子是所有電磁作用的顯現所依賴的媒介。對於大多數案例,不需要這樣微觀的描述,在本文章內陳述的簡單經典理論就足足有餘了;在低場能量狀況,其中的差別是可以忽略的。 在古今社會裡,很多對世界文明有重大貢獻的發明都涉及到磁場的概念。地球能夠產生自己的磁場,這在導航方面非常重要,因為指南針的指北極準確地指向位置在地球的地理北極附近的地磁北極。電動機和發電機的運作機制是倚賴磁鐵轉動使得磁場隨著時間而改變。通過霍爾效應,可以給出物質的帶電粒子的性質。磁路學專門研討,各種各樣像變壓器一類的電子元件,其內部磁場的相互作用。.

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磁鐵

磁鐵或稱磁石,是可以吸引鐵並於其外產生磁場的物體。狭义的磁铁指磁铁矿石的制品,广义的磁铁指的是用途为产生磁场的物体或装置。磁铁作為磁偶極子,能夠吸引鐵磁性物質,例如铁、镍及钴等金属。磁極的判定是以細線懸掛一磁鐵,指向北方的磁極稱為指北極或N極,指向南方的磁極為指南極或S極。(如果將地球想成一大磁鐵,則目前地球的地磁北極是S極,地磁南極則是N極。)磁鐵異极则相吸,同极则排斥。指南极與指北极相吸,指南极與指南极相斥,指北极與指北极相斥。 磁鐵分作永久磁鐵與非永久磁鐵。天然的永久磁鐵又稱為天然磁石,永久磁鐵也可以由人工製造(最強的磁鐵是釹磁鐵)。非永久性磁鐵只有在某些條件下會有磁性,通常是以電磁鐵的形式產生,也就是利用電流來強化其磁場。 未磁化的磁石內部磁分子(分子磁鐵學說)是無規則排列的,經過磁化的過程後磁分子會有規則的排列。此時,磁分子的N極和S極會朝向相同方向使磁石具有磁性而成為磁鐵。同時,同一磁鐵上存在相反兩極且兩極之磁量相等。.

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磁通量

磁通量,符號為 \Phi_B,是通過某给定曲面的磁場(亦称为磁通量密度)的大小的度量。磁通量的国际单位制單位是韦伯。.

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約瑟·亨利

約瑟·亨利(英語:Joseph Henry,)是一位美國科學家,是的創始成員之一,也是史密森尼學會首任會長。他被認為是班傑明·富蘭克林之後最偉大的美國科學家之一,對於電磁學貢獻頗大。他於1830年的獨立研究中發現法拉第電磁感應定律,比法拉第早發現這一定律,但其並未公開此發現。 亨利在1831年發明電子門鈴(特別是可以使用電線長距離來敲響門鈴),然後於1835年發明電子繼電器。電感的國際單位制導出單位亨利就是以約瑟·亨利來命名的。.

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点积

在数学中,点积(Skalarprodukt、Dot Product)又称--或标量积(Skalarprodukt、Scalar Product),是一种接受两个等长的数字序列(通常是坐标向量)、返回单个数字的代数运算。在欧几里得几何中,两个笛卡尔坐标向量的点积常称为內積(inneres Produkt、Inner Product),见内积空间。 从代数角度看,先对两个数字序列中的每组对应元素求积,再对所有积求和,结果即为点积。从几何角度看,点积则是两个向量的长度与它们夹角余弦的积。这两种定义在笛卡尔坐标系中等价。 点积的名称源自表示点乘运算的点号(a·b),标量积的叫法则是在强调其运算结果为标量而非向量。向量的另一种乘法是叉乘(a×b),其结果为向量,称为叉积或向量积。 點积是--的一种特殊形式。.

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电磁学

电磁学(英語:electromagnetism)是研究电磁力(電荷粒子之间的一种物理性相互作用) 的物理学的一个分支。电磁力通常表现为电磁场,如電場、磁場和光。电磁力是自然界中四种基本相互作用之一。其它三种基本相互作用是强相互作用、弱相互作用、引力。 電學與磁學領域密切相關。電磁學可以廣義地包含電學和磁學,但狹義來說是探討電與磁彼此之間相互關係的一門學科。 英文单词electromagnetism是两个希腊语词汇ἢλεκτρον(ēlektron,“琥珀”)和μαγνήτης(magnetic源自"magnítis líthos"(μαγνήτης λίθος),意思是“镁石”,一种铁矿)的合成词。研究电磁现象的科学是用电磁力定义的,有时称作洛伦兹力,是既含有電也含有磁的现象。 电磁力在决定日常生活中大多数物体的内部性质中发挥着主要作用。常见物体的电磁力表现在物体中单个分子之间的分子间作用力的结果中。电子被电磁波力学束缚在原子核周围形成原子,而原子是分子的构成单位。相邻原子的电子之间的相互作用产生化學过程,是由电子间的电磁力与动量之间的相互作用决定的。 电磁场有很多种数学描述。在经典电磁学中,电场用欧姆定律中的電勢与电流描述,磁場与电磁感应和磁化强度相关,而馬克士威方程組描述了由电场和磁场自身以及电荷和电流引起的电场和磁场的产生和交替。 电磁学理论意义,特别是基于“媒介”中的传播的性质(磁导率和电容率)确立的光速,推动了1905年阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论的发展。 虽然电磁力被认为是四大基本作用力之一,在高能量中弱力和电磁力是统一的。在宇宙的历史中的夸克時期,电弱力分割成电磁力和弱力。.

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电能

电能(Electrical energy),是指电以各种形式做功(即產生能量)的能力。电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域,是科学技术发展、国民经济飞跃的主要动力。.

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無窮小量

無窮小量是數學分析中的一個概念,用以嚴格地定義諸如「最終會消失的量」、「絕對值比任何正數都要小的量」等非正式描述。在經典的微積分或數學分析中,無窮小量通常它以函數、序列等形式出現,例如,一個序列a.

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焦耳定律

#重定向 焦耳效应.

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韦伯 (单位)

韦伯是国际单位制中磁通量的单位,缩写Wb,是以德国物理学家威廉·韦伯的名字命名的。 1Wb.

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静电感应

静电感应是物体内的电荷因受外界电荷的影响而重新分布。这个现象由英国科学家约翰·坎通和瑞典科学家分别在1753年和1762年发现。静电发电机,例如威姆斯赫斯特电机、范德格拉夫起电机和起电盘,都使用这个原理。.

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詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,),苏格兰数学物理学家。其最大功绩是提出了将电、磁、光统归为电磁场中现象的麦克斯韦方程组。麦克斯韦在电磁学领域的功绩实现了物理学自艾萨克·牛顿后的第二次统一。 在1864年發表的論文《電磁場的動力學理論》中,麦克斯韦提出電場和磁場以波的形式以光速在空間中传播,并提出光是引起同种介质中電场和磁场中許多現象的电磁扰动,同时从理论上预测了电磁波的存在。此外,他还推进了分子运动论的发展,提出了彩色摄影的基础理论,奠定了结构刚度分析的基礎。 麦克斯韦被普遍认为是十九世纪物理学家中,对于二十世纪初物理学的巨大进展影响最为巨大的一位。他的科学工作为狭义相对论和量子力学打下理论基础,是现代物理学的先声。有观点认为,他对物理学的发展做出的贡献仅次于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦。在麦克斯韦百年诞辰时,爱因斯坦本人盛赞了麦克斯韦,称其对于物理学做出了“自牛顿时代以来的一次最深刻、最富有成效的变革”。.

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负载

负载是指连接在电路中的电源两端的電路元件。電路中不應沒有負載而直接把電源兩極相連,此連接稱為短路。常用的負載有電阻、引擎和燈泡等可消耗功率的元件。不消耗功率的元件,如電容,也可接上去,但此情況為斷路。 在应用电力系统中,发电厂的地位相当于电源,而工厂,家庭等消耗电能,是负载。 Category:电路 hr:Load.

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路徑積分

路徑積分可能指的是:.

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麥克斯韋方程組

#重定向 馬克士威方程組.

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電場

電場是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在;同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。如果电荷相对于观察者运动,则除静电场外,还有磁场出现。除了电荷以外,隨著時間流易而变化的磁场也可以生成电场,這種電場叫做涡旋电场或感应电场。迈克尔·法拉第最先提出電場的概念。.

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電動勢

在電路學裏,電動勢(electromotive force,縮寫為emf)表徵一些電路元件供應電能的特性。這些電路元件稱為「電動勢源」。電化電池、太陽能電池、燃料電池、熱電裝置、發電機等等,都是電動勢源。電動勢源所供應的能量每單位電荷是其電動勢 。假設,電荷 Q\, 移動經過一個電動勢源後,獲得了能量 W\, ,則此元件的電動勢定义為 \mathcal.

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電磁鐵

電磁鐵是可以通电流來产生磁力的装置,在電力普及的社會中是一項不可缺少的工具,屬非永久磁鐵,與永久磁鐵同為磁鐵的一.

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梯度定理

梯度定理(gradient theorem),也叫线积分基本定理,是说标量场梯度沿曲线的积分可用标量场在该曲线两端的值之差来计算。 设函数 \varphi: U \subseteq \mathbb^n \to \mathbb,则 梯度定理把微积分基本定理从直线数轴推广到平面、空间,乃至一般的n维空间中的曲线。 梯度定理表明梯度场的曲线积分是路径无关的,这是物理学中“保守力”的定义方式之一。如果 \varphi 是位势,则 \nabla\varphi 就是保守向量场。上面的公式表明:保守力做功只和物体运动路径的端点有关,而与路径本身无关。 梯度定理有个逆定理,是说任何路径无关的向量场都可以表示为某个标量场的梯度。这个逆定理和原定理一样在纯粹和应用数学中有很多推论和应用。.

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楞次定律

在電磁學裏,楞次定律(Lenz's law)能夠找到由电磁感应產生的电动势和感應電流的方向。對於電磁感應所涉及的非保守力,這定律可以視為能量守恆定律的延伸。楞次定律是由德国物理学家海因里希·楞次在1834年发现的,其内容为 : 只使用法拉第電磁感應定律,並不容易決定感應电流方向。楞次定律給出了一種既簡單又直觀地能夠找到感應電流方向的方法。.

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正交

正交是线性代数的概念,是垂直這一直觀概念的推廣。作為一個形容詞,只有在一個確定的內積空間中才有意義。若內積空間中兩向量的內積為0,則稱它們是正交的。如果能夠定義向量間的夾角,則正交可以直觀的理解為垂直。物理中:運動的獨立性,也可以用正交來解釋。.

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泊松方程

泊松方程(Équation de Poisson)是數學中一個常見於靜電學、機械工程和理論物理的偏微分方程式,因法國數學家、幾何學家及物理學家泊松而得名的。.

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法拉第定律

法拉第定律可以指:.

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法拉第弔詭

法拉第弔詭(Faraday paradox)是一個關於法拉第感應定律的物理實驗。於1831年,物理學大師麥可·法拉第推斷出法拉第感應定律(簡稱「法拉第定律」),但是,在應用這定律來解釋法拉第弔詭的過程中,他遇到了很多困難。這在本文會有詳細相關敘述。.

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洛伦兹力

在電動力學裏,勞侖茲力(Lorentz force)是運動於電磁場的帶電粒子所感受到的作用力。勞侖茲力是因荷蘭物理學者亨德里克·勞侖茲而命名。根據勞侖茲力定律,勞侖茲力可以用方程式,稱為勞侖茲力方程式,表達為 其中,\mathbf是勞侖茲力,q是帶電粒子的電荷量,\mathbf是電場强度,\mathbf是帶電粒子的速度,\mathbf是磁感应强度。 勞侖茲力定律是一個基本公理,不是從別的理論推導出來的定律,而是由多次重複完成的實驗所得到的同樣的結果。 感受到電場的作用,正電荷會朝著電場的方向加速;但是感受到磁場的作用,按照右手定則,正電荷會朝著垂直於速度\mathbf和磁場\mathbf的方向彎曲(詳細地說,假設右手的大拇指與\mathbf同向,食指與\mathbf同向,則中指會指向\mathbf的方向)。 勞侖茲力方程式的q\mathbf項目是電場力項目,q\mathbf \times \mathbf項目是磁場力項目。處於磁場內的載電導線感受到的磁場力就是這勞侖茲力的磁場力分量。 勞侖茲力方程式的积分形式为 其中,\mathbb是積分的體積,\rho是電荷密度,\mathbf是電流密度,\mathrm\tau是微小體元素。 勞侖茲力密度\mathbf是單位體積的勞侖茲力,表達為:.

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机械能

机械能()又作--,是指宏观物质所表现出的势能(位能)Ep与动能Ek的总和,即.

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海因里希·楞次

海因里希·楞次(Эмилий Христианович Ленц,转写:Heinrich Lenz,),波羅的海德國人裔的俄国物理学家、地球物理学家。 楞次1804年出生于被俄国占領的爱沙尼亚德尔帕特市(今爱沙尼亚共和国的塔尔图),16岁时以优异的成绩考入德尔帕特大学。1828年,楞次当选俄国圣彼得堡科学院的初级科学助理,1830年当选为圣彼得堡科学院通讯院士,1834年成为院士。1836年到1865年任圣彼得堡大学教授,1840年担任圣彼得堡大学数学物理系系主任,1863年当选为第一任校长。楞次1865年在意大利罗马因中风逝世。 楞次总结了安培的电动力学与法拉第的电磁感应现象后,于1833年在圣彼得堡科学院宣读了题为“关于用电动力学方法决定感生电流方向”的论文,提出了感生电动势阻止产生电磁感应的磁铁或线圈的运动,后来这条定律被称为楞次定律,在1834年的《物理学和化学年鉴》上发表。随后德国物理学家亥姆霍兹证明楞次定律实际上是电磁现象的能量守恒定律。 1842年,楞次独立于英国物理学家焦耳确定了电流与其所产生的热量的关系,也就是焦耳定律,因此焦耳定律也被称为焦耳-楞次定律。楞次还研究了不同金属的电阻率,以及电阻率与温度的关系。 除此之外,在楞次的倡导与协助下,1845年成立了俄国地理学会。.

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斯托克斯定理

斯托克斯定理(英文:Stokes' theorem)是微分几何中关于微分形式的积分的定理,因為維數跟空間的不同而有不同的表現形式,它的一般形式包含了向量分析的几个定理,以斯托克斯爵士命名。.

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斯托克斯公式

#重定向 斯托克斯定理.

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旋度

旋度(Curl)或稱回轉度(Rotation),是向量分析中的一个向量算子,可以表示三维向量场对某一点附近的微元造成的旋转程度。向量场每一点的旋度是一个向量,称为旋度向量。它的方向表示向量场在这一点附近旋度最大环量的旋转轴,它和向量场旋转的方向满足右手定则。旋度向量的大小则是这一点附近向量场旋转度的一个量化体现,定义为当绕着这个旋转轴旋转的环量与旋转路径围成的面元面积之比趋近于零时的极限。举例来说,假设一台滚筒洗衣机运行的时候,从前方看来,内部的水流是逆时针旋转,那么中心水流速度向量场的旋度就是朝前方向外的向量。.

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摩擦力

摩擦力(英語:friction)指两个表面接触的物体相对滑动时抵制它们的相对移动的力,是经典力学的一個名詞。广义地,物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。 摩擦力產生的成因:.

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