第8章　电磁感应

前面我们学习了静电场和恒定电流产生的磁场,它们都是不随时间变化的场。而在实际中我们碰到的大多是随时间变化的电场和磁场,为此本章将从电磁感应出发,首先讲解电磁感应现象的基本规律——法拉第电磁感应定律以及两种感应电动势——动生电动势和感生电动势的产生机制和计算方法;然后介绍在电工技术中经常遇到的互感和自感两种现象的规律,推导出磁场能量的表达式;最后给出积分形式的麦克斯韦方程组。

1820年丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应后,人们很自然地想到,既然利用电流能产生磁场,那么是否能利用磁效应产生电流呢?从1822年起,英国的物理学家、化学家法拉第就开始了对这一问题的实验研究。经过多年的反复实验和研究,终于在1831年取得了突破性的进展,发现了只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,此回路中就会有电流产生,这一现象称为电磁感应现象,即利用磁场产生电流的现象。回路中产生的电流称为感应电流,驱动感应电流的电动势称为感应电动势。这一发现使得电工技术有了长足的发展,也为后来人们日常生活的电气化打下了基础。从理论上说,这一发现更全面地揭示了电和磁的联系,无论是从理论意义上还是从实际意义上来说,这都是一项伟大的发现,而这一发现也使得后来麦克斯韦才有可能建立一套完整的电磁场理论,这一理论在近代科学中得到了广泛的应用。