应用法拉第电磁感应定律的四种情况

同学你好，我是刘老师。前几期视频中呢，咱们讲解的有关于电声词的相关内容及应用，那咱们今天来看一看词声电 的内容，也是咱们电语词的最后一期视频了，喜欢的同学记得留下你的关注哦。自从奥斯特发现了电流的词效应之后，许多科学家呢都在思索，既然电流能产生词，那么词是否也能产生电呢？这个问题最终啊被一个英国的物理学家法拉蒂 研究了十多年，终于研究出来的结果，磁是可以升电的，既然磁能升电，首先我们得准备一个磁场，也就是我们需要一个磁体。既然要产生电流的话，那我们需要准备一个闭合的线圈， 因为这是产生电流的一个必要条件。那怎么证明这个线路中是有电流了呢？那我们需要一个灵敏的电流器接在这里，只要电流器他有一个偏转，说明这个电路中他就是有电流的。法拉利 研究了十多年，终于发现啊，当这个闭合线圈的一部分在磁场中干一件事情的时候做什么呢？就是切割磁杆线的时候，那么这个电流剂他就会有偏转了，说明这个闭合的线圈中此时产生了电流，我们把产生的这个电流叫做感 硬电流，这就是法拉利研究了十多年发现的磁声电的一个原理。那这里很多同学不太明白，切歌词感性是什么意思，我们来具体看一下。那 现在我们可以看到有 s 级和 n 级，那么它的磁感线是从 n 级到 s 级。什么叫做切割磁感线呢？顾名思义，也就是我现在运动的方向和磁感线的方向形成一定的夹角的， 比如说我水平的运动或者斜着运动，哎，我们都是可以和磁感线的方向形成一定的夹角，那这个现象就叫做切割磁感线， 只要我们闭合的线圈在磁场中能做到切割磁杆线，那么此时这个线圈中一定会有感应电流的，那么这个电流的方向跟什么有关呢？经过不断的实验探究，我们发现电流的方向啊，跟磁场方向， 还有我们的运动方向都是有关系的，那具体有一个什么样的关系呢？那我们这里也有一个方法可以判断的，就是我们的右手定则，大家会觉得很熟悉，之前是不是也学过右手定则呢？注意，之前我们学习的是判断螺线管的 ns 级，那是右手螺旋定则，现在 但是右手定则是不一样的。好，来看什么叫右手定则，那首先要用到我们的右手呢？拿出你的右手，让磁杆线扎进你的手心，大拇指呢指向运动的方向，那么此时你的四指方向就是感应电流的方向了，我们先来来试一下吧。先来看第一个图，那上面是 n 级，下 下面是 s 级，我们拿出你的右手，你的掌心应该朝上，对吧？因为让磁杆线要穿过你的掌心。好，现在白色的这个导体呢，代表我们的线圈的一部分，那此时如果我们是垂直于纸面向里去运动的话，那 拿出你的右手，大拇指朝里，掌心朝上的话，那么我们的四指方向就朝左，所以此时电流的方向就向左。再来看第二个图， 上面还是 n 级，下面还是 s 级，此时我们的 ns 级没有换，但是我们换一下我们的运动方向，此时我们的运动方向是垂直于指面向外的话，那么伸出我们的右手掌心还是朝上，但是大拇指要朝外， 那么此时我们的四指方向是朝右的，所以我们的电流方向就朝右。发现了吗？当我们只改变了运动方向的时候，我们的电流方向会被改变的。好。 再来看第三幅图，我们的 n、 s 级跟之前不一样了， n 在下， s 级在上，所以此时我们的掌心应该朝下，那当我们的运动方向垂直于纸面向里的时候，我们的四指是不是向右呢？所以此时我们的电流方向是向右的。大家可以对比一下第一幅图和第三幅图，他们 的运动方向是一样的，但是他们的 ns 级不一样，导致我们的电动方向也是不一样的。所以说明什么只改变运动方向，或者只改变 ns 级的方向，我们的 电流方向是会被改变的好。再来看最后一幅图， s 级在上， n 级在下，那么我们的掌心还是要朝下的，哪 出我们的右手掌心朝下，当我们的运动方向是垂直于指面向外的时候，此时我们的四指他是向左的，也就是电流方向向左。对比第二幅图和第四幅图，又一次验证了，当我们紧紧改 变了 n、 s 级的时候，运动方向不变的时候，我们的电流方向啊也是被改变的好。经过这四个图的对比，我们也发现电流的方向啊，确实跟磁场方向以及运动方向是有关的，有什么关系呢？我们来总结一下，就是磁场方向与运动方向如果只有一个改变的话，那么我们的感应电流方向是改变的，那么 磁场方向与运动方向同时改变的话，感应电流的方向他就不变好，这就是我们感应电流方向的问题，很重要，快拿小本本记下来，好，这就是我们发 电机的一个雏形，也是发电机的一个基本原理，也称之为电磁感应原理。那发电机原理除了这个之外呢，我们还需要记住一个东西，它也是发电机原理，就是我们的麦克风，同学们也要记住喽。看完发电机原理，同学们应该也发现了，它的本质其实是消耗了机械能而转化为 电能的，因为我们不断的在切割词感现在动嘛，所以是消耗的机械能，从而转化为电能的。可是我们今天的发电厂，他的发电原理并不是把机械能转化为电能呀。来看一下我们有火力发电的是吧？烧煤转化为电能的，我们有水力发电的， 我们还有风力发电的，好像没有一个是消耗机械能去转化为电能的，其实他们都是在消耗机械能转化为电能，只不过是先借助其他能源先转化为机械能，最 最后再转化为电能。好的，我们电语词这里大家一定要学会区分发电机以及电动机的原理。最后来对比一下这两个图，你能判断的了哪个是发电机，哪个是电动机吗？ 其实很好判断，我们发现这两个一个呢是有电源，一个呢没有电源发电机，发电机，我们才开始要发电了，当， 当然是没有电源的了，所以左边这个是发电机，而且不仅没有电源，我们还有个电流表，因为我们要去检验是否发电了。那么电动机，电动机就是通了电才能动起来的机器嘛，所以它需要电源，所以有电源的就是电动机，你学会了吗？下课，下课。

本视频让我们讨论一下法拉利的电磁感应定律。为了解释法拉利的电磁感应定律，我们拿了一个简单的线圈，线圈与复杂剂串联，还有一个永久磁铁，上面的 n 和 s 代表磁铁的南北极。 在这个实验中，当我们将磁铁移向线圈时，可以明显的看到复杂剂上指针的偏转表明电流产生了，但当我们停止移动磁铁时，复杂剂不再显示有电流。 相似的，当我们将磁铁远离线圈时，也会产生电流，但这次指针会偏转到相反的方向，当停止移动磁铁时，电流也就停止了。那么到底发生了什么呢？是什么驱使线圈中的电 和流动？是磁铁的运动吗？答案是否定的，但为什么呢？我们一起来探索一下。众所周知，磁铁由从北极出来并进入南极的磁力线组成。 因此，当我们将磁铁移向线圈时，与线圈横截面相连接的磁场线增加。或者我们可以说，随着磁铁接近线圈，与线圈相连接的磁通量增加。 由于磁通量的变化，线圈中就会产生电视叉，从而产生电流，但这只是在电路闭合的情况下才会发生。 同样，当我们开始将磁铁远离线圈时，与线圈相连接的磁场线减少或磁通量再次发生变化。只要我们将磁铁远离线圈， 电流就会产生，但这次电流产生的方向与之前相反。这里我们需要理解，电流产生只是在磁通量增加或减少时。也就是说，当磁铁靠近会远离线圈时，通过线圈横截面的磁通线数目发生变化。 这可能会让你感到困惑，如何相信电流产生是因为磁通量的变化而不是磁铁的运动呢？ 为了更清晰的解释，我们进行另一个实验。这次我们将磁铁替换为另一个线圈，该线圈与电池串联，形成一个开放的电路。 现在，当我们闭合电路时，只是在那一刹那，与临近线圈相连的复杂剂显示了产生了电流。当我们再次打开电路时，也出现了团 的现象，但这次我们没有使用任何磁铁或磁铁的运动。当我们关闭电路时，电流需要一段时间才能达到最高峰，这是由于电池效应。此时线圈开始表现出磁性，其磁性也从零增加到最大。 这样，线圈的磁场线与相邻线圈的横截面开始连接。因此，相邻线圈中发生了磁通量的变化，这会在线圈中产生电流，直到电流达到其产生最大磁场值。这种磁通量的变化在很短的时间内发生。 现在很明显，电流是由于磁通量的变化而在线圈中产生的，而不是由于磁铁的移动。在这种情况下，没有设计任何移动，但是在与之相串联的相邻线圈中仍然 产生的电动式。当电路断开时，也会发生类似的现象。这种电池感应的现象最早是由迈克尔法拉利所观察到的， 并被命名为法拉利的电磁感应第一定律。该定律表明，当与导体相连的磁通量发生变化时，该导体中会产生电动式或 emf。 如果电路闭合，这个电动四会在导体中产生电流。但是，法拉利的电池感应的第一定律只描述了感应的电动四和电流，但没有解释决定电动四和感应电流在导体或线圈中的大小的因素。 为了回答这个问题，法拉蒂提出了电磁感应的第二定律。现在我们知道磁通量的变化会在导体中产生电流，但感受的电动式和电流的大小取决 于磁通量增加或减少的速度。如果我们重复第一个实验，但这次更快的移动磁体，那么线圈中会产生更大的电动式和电流，该此针也会明显的偏移。 这种感应现象由迈克尔法拉蒂在他的电池感应第二定律中解释，即杆声的电动式的大小与磁通量变化的速率成正比。