法拉第電磁感應定律中,線圈怎麼知道它內部的磁通量發生了變化?

時間 2021-05-06 19:22:27

1樓:漢唐傳人

線圈只是作為導體存在,磁通量的變化會引起周圍電場的變化,這種電場的變化會按照麥克斯韋方程以光速向外傳播 ,一光年大的線圈也會有所謂的感應電流。

2樓:

這個問題的核心是,你不清楚磁通量(或者通量)的定義是什麼。

本問中磁通量是磁場穿過線圈圍成的平面

在麥克斯韋方程中

安培定律和法拉第電磁感應定律描述的是是閉合曲線上電場或磁場空間變化與圍成曲線的面(半封閉面,非高斯面)上磁場或電場時間變化的關係。

高斯電場定律描述的是乙個閉合曲面(封閉面,高斯面)上電場與麵內圍成的自由電荷的關係。高斯磁場定律證明磁單極子不存在,穿過閉合曲面的磁通量為0。

3樓:匠珞雨

場強為0不等於沒有磁場。你也不能說0就是沒有數字啊。不過這個問題和磁場也沒啥關係,磁場對靜止電子毫無辦法。

你只看到了線圈處的磁場始終為0,但是你沒看到瀰散在整個空間中的渦旋電場。渦旋電場才能驅動電子運動。

4樓:靈劍

線圈並不感應它內部的磁通量,而是對線圈上的電場產生反應,這個電場是磁場變化感應出來的。

這句話當中其實有兩種現象。

第一種是磁場強度本身發生變化,則這個變化的磁場會感應出電場,這個感應的量剛好與內部磁通量變化率成正比則是乙個數學定理的結果,這個定理叫做斯托克斯定理,即環路上的積分等於環路內部旋度的積分。磁場的變化率並不是直接產生電場,而是產生電場的旋度,旋度是向量場的一種微分形式,這個旋度的效應累積起來,一直推到邊界,就產生了導線上的電場。

第二種是磁場不變,導線移動,這時導線上也會感應出電場,這可以用洛倫茲力解釋,但更本質來說這是磁場和電場在洛倫茲變換下的相互聯絡。乙個參考係當中的磁場,在另乙個參考係當中會轉變為電場,於是在導線自己的參考係當中,導線會受到電場的作用。

5樓:三角龍

形象地描述,因為磁感線本身不會憑空出現和消失啊,如果磁通量變了,那絕對不會是線圈中間憑空產生或消失的,只能是從外面進來或者裡面出去,這個過程一定會切割線圈,它當然就知道了,也就是體現在電動勢上了……

6樓:qfzklm

線圈不知道,也不需要知道它內部的磁通量有沒有發生變化,線圈只需要知道它所在的空間位置上的電場的沿著線圈方向上積累出的電勢(線積分)有沒有發生變化。

注意這一點,電動勢反映的是電場(的線積分)而不是磁通量的變化。

看似咬文嚼字,但實際上必須清晰地認識到這一點,因為這是「電動勢」的原始定義。

題主有乙個困惑,磁場和線圈沒有接觸的時候為何電磁感應定律成立。此時我們可以打消題主的困惑,根據電動勢的原始定義,不論磁場和線圈有沒有接觸,都不影響線圈的電動勢。

然後我們可以進一步地深入思考這個問題,也就是題主的另乙個困惑:

在法拉第電磁感應定律中等號左邊的物理量為何跟等號右邊的物理量畫上等號了?

這才是題主應該問的問題。

亦即,線圈所在的空間位置上的電場的沿著線圈方向上積累出的電勢(線積分),如何跟線圈圍出的區域上的磁通量發生的聯絡?

這個問題是乙個非常好的問題,是一只能下金蛋的雞。所以我不打算完整地回答,只給出一些線索和提示,相信題主能夠深入思考下去。

高中課本上直接說法拉第給乙個閉合迴路定義了乙個物理量叫「磁通量」,磁通量的變化等同於閉合回路上產生的感應電動勢(實際上「正比於」比「等同於」更加準確,在這裡若干物理常數暫時忽略掉,但是為了凸顯物理量之間的聯絡,在這裡使用了「等同於」)。

這一結論是很不平凡的,注意到這個結論的人更是不平凡的,這正是法拉第天才之處。法拉第指出了電磁相互作用的拓撲性,乙個定義在空間區域內部的物理量和定義這個空間區域邊界上物理量相同

這一拓撲性直到麥克斯韋寫下了他的方程組的時候才能明顯地看出來。亦即麥克斯韋的第二方程,題主需要注意這個問題:空間電場如何跟變化的磁場聯絡起來

這是麥克斯韋方程組中表達法拉第定律的方程,在乙個確定的空間閉合迴路確定的區域上做面積分,等號右邊變成了高中課本中所講的磁通量的變化。等號左邊應用斯托克斯公式,等於電場沿著閉合迴路確定的區域的邊界(也就是閉合迴路)的線積分,亦即電動勢的定義。如此便回歸到高中課本上的法拉第電磁感應定律。

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