法拉第电磁感应定律

法拉xxx电磁感应定律（简称法拉第定律）是电磁学的基本定律，预测磁场将如何与电路相互作用以产生电动势 (emf)——一种称为电磁感应的现象。 它是变压器、电感器以及许多类型的电动机、发电机和螺线管的基本工作原理。

麦克斯韦-法拉第方程（列为麦克斯韦方程之一）描述了空间变化（也可能随时间变化，取决于磁场随时间变化）的电场总是伴随着随时间变化的磁场 场，而法拉第定律指出，当磁通量通过由 循环随时间变化。

法拉第定律被发现，它的一个方面（变压器电动势）后来被表述为麦克斯韦-法拉第方程。 法拉第定律的方程可以由麦克斯韦-法拉第方程（描述变压器电动势）和洛伦兹力（描述运动电动势）推导出来。 麦克斯韦-法拉第方程的积分形式只描述变压器电动势，而法拉第定律方程描述变压器电动势和运动电动势。

电磁感应是由迈克尔·法拉第于 1831 年和约瑟夫·亨利于 1832 年独立发现的。法拉第是xxx个发表实验结果的人。 在法拉第的xxx次电磁感应实验演示中（1831 年 8 月 29 日），他将两根电线缠绕在铁环（圆环）（类似于现代环形变压器的布置）的相对两侧。 根据他对最近发现的电磁铁特性的评估，他预计当电流开始在一根导线中流动时，一种波会穿过环并在另一侧引起一些电效应。 他将一根电线插入检流计，并在将另一根电线连接到电池时观察它。 事实上，当他将电线连接到电池时，他看到了瞬态电流（他称之为电波），当他断开电线时又看到了另一个。 这种感应是由于电池连接和断开时发生的磁通量变化引起的。 在两个月内，法拉第发现了电磁感应的其他几种表现形式。 例如，当他快速将条形磁铁滑入和滑出线圈时，他看到了瞬态电流，他通过使用滑动电导线旋转条形磁铁附近的铜盘来产生稳定的 (DC) 电流（法拉第' 盘）。

迈克尔法拉第使用他称为力线的概念来解释电磁感应。 然而，当时的科学家普遍拒绝了他的理论观点，主要是因为它们没有用数学公式表达。 James Clerk Maxwell 是个例外，他在 1861-62 年间使用法拉第的思想作为他的定量电磁理论的基础。 在麦克斯韦的论文中，电磁感应的时变方面被表示为一个微分方程，奥利弗海维赛德称之为法拉第定律，尽管它与法拉第定律的原始版本不同，并且确实 不描述动态电动势。 Heaviside 的版本（见下面的麦克斯韦-法拉第方程）是今天在称为麦克斯韦方程组的方程组中公认的形式。

由 Emil Lenz 于 1834 年制定的楞次定律描述了通过电路的磁通量，并给出了电磁感应产生的感应电动势和电流的方向（在下面的示例中详细说明）。

流传最广的法拉第定律指出：

闭合路径周围的电动势等于路径所包围的磁通量时间变化率的负数。

对于磁场中的线圈，磁通量 ΦB 定义为其边界为给定线圈的任何表面 Σ。 由于线环可能在移动，我们为表面写 Σ(t)。 磁通量是表面积分： Φ B = ∬ Σ ( t ) B ( t ) ⋅ d A , {\displaystyle \Phi _{B}=\iint _{\Sigma (t)}\ mathbf {B} (t)\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} \,,} 其中 dA 是运动表面 Σ(t) 的表面积元素，B 是磁场， B·dA是表示通过dA的通量元素的矢量点积。 用更直观的术语来说，通过导线环路的磁通量与通过环路的磁力线数量成正比。

当通量发生变化时——因为 B 发生变化，或者因为线环移动或变形，或者两者兼而有之——法拉xxx电磁感应定律说线环获得电动势，定义为单位电荷绕过线圈一次后可获得的能量 线环。 （虽然有些来源对定义的表述不同。