论文题目：法拉第与电磁感应定理论文摘要：电磁感应现象的发觉是电磁学发展史上的一个重要的成就，它进一步阐明了自然界中电现象和磁现象间的联系。本文简略地介绍了电磁感应现象的发觉过程和法拉第电磁感应定理的确立，重点论述了电磁感应现象的探求研究及其发觉历程。关键词电磁感应现象；电现象；磁现象；电磁感应定理'slawof:Theoftheofistheoftheofan,ittheoftheofand.Thispapertheofand'softhelawof,ontheofandfoundthattheofand.Keywords：Theof;;Lawof.法拉第电磁感应定理序言电磁感应现象的发觉是电磁学发展史上的一个重要的成就，它进一步阐明了自然界中电现象和磁现象之间的内在本质联系。
推动了电磁理论的发展，否认了自然科学中统一的哲学观点。同时因为电磁感应定理的确立，致使电能得以广泛的应用，引起了第二次科技革命。促使现代的电力工业和钳工以及电子技术得以完善和发展。1科学家对电磁感应现象的探求1.1电压的磁效应（奥斯特）在数学学的发展史上有很长一段时期内未找到电与磁的联系，那种时侯电现象与磁现象是被分别进行研究的尤其是化学学家吉尔伯特与库仑都觉得电与磁是两种迥然不同的现象。它们之间没有任何联系和一致性，也正是这样的思想始终参杂着人们的脑部，使电磁的研究仍然不能有更好的进展。电与磁之间到底有没有联系呢？电真的不能生成磁吗？似乎有库仑那样的化学巨匠证实电现象与磁现象间的关联，然而德国化学学家奥斯特仍然相信着电与磁之间一定有着某种联系，而且开始了电磁统一性的试验研究。1820年4月的三天夜里奥斯特做完了他的有关电和磁的讲演后，做了一个对之后电磁学发展有着重要意义的试验，正是这个试验自此打开了电磁研究的房门，让一个个轰动世界的理论问世。整个试验的过程是这样的：他在一个小伽伐尼电瓶的两极间接上一根很细的铂丝，在铂丝的正下方放一枚小n极，之后接通电源，小n极微微的摇晃，转入了与铂丝垂直的方向。
就这一下小小的摆动，动摇了整个化学界的传统的观点，尤其是库仑等人的观点：电与磁是两种迥然不同的现象。当时的奥斯特见到了小n极的摆动这一情况，他惊讶了。此后他又改变了电压的方向，发觉小n极向相反的方向偏转。这说明了电与磁之间是有着某种内在的本质的联系。可是电压的方向与n极的转动之间也有着一定的联系。为了进一步阐明电压与小n极间的内在的联系，弄清楚它们之间的关系。奥斯特随即又费了三个月的时间做了六十多个试验，他把小n极分别放置在通有电压的导线的上方和下方，考察电压对小n极作用的方向；把小n极放置在距导线不同的距离，考察电压的强弱对小n极的作用；还把一些介质放置在电压导线与小n极之间，考察电压对小n极的影响。经过奥斯特的不懈努力反复试验，最后总算查明了电压的磁效应顺着导线的螺旋方向。1820年7月21日，奥斯特发表了自己的论文，“关于n极上电压碰撞的实验”。向科学界宣布了电压的磁效应。使人们认识到了磁现象与电现象之间的联系。奥斯特论文的发表引发了法国整个科学界的强烈的反响。她们把研究的课题转移到了电与磁上来，要进一步研究二者之间的内在的本质的联系。既然电与磁有着密切的联系，电能形成磁，这么磁能够也会生成电呢？这样就让人们想到了它的逆效应“磁能生成电吗？”所以科学家们自1820年至1831年的十多年中都涉足旨在于电磁之间的联系的研究。
如安培和阿拉果等人她们都以前企图从很强的磁场中获得电压，并且都没有结果。究其缘由是她们都是在稳态的条件下进行的实验，没有考虑暂态的效应，不可能有结果的。1.2阿拉果与安培在1822年阿拉果和美国化学学家洪堡在德国格林威治的一座小山上检测地磁硬度的时侯碰巧发觉了金属减振n极的振荡。于是在1824年阿拉果做了知名的“阿拉果圆盘实验”：他把一个银质圆盘装在一个垂直轴上，让其可以自由旋转，在通盘上方自由悬挂一根小n极，悬丝厚实且扭矩很小。当通盘转动时小n极一起转动，并且稍稍滞后；反之，小n极转动时通盘也跟着转动。同一年，安培也做了同样类似的实验，他用通电螺线管取代阿拉果圆盘实验中的小n极，自然他也发觉了同样的结果。这个时侯离发觉电磁感应定理只有一步之遥了。并且很遗憾的是安培觉得运动中的圆盘分离下来的是电压体而不是磁流体，它和螺线管中的电压（或则小n极中的分子电压）互相作用使螺线管（或则小n极）追随旋转。因为安培坚持“二元电压”的观点。觉得电压是由两种电压体沿相反方向运动构成的，把原先不属于电动热学范畴的东西划入到了该理论内。结果丧失了发觉电磁感应定理的机会。也是在1822年，安培从静电感应现象遭到启发，觉得电压（运动的电荷）也会感应出电压（运动的电荷）。
由于他忽略磁场的作用，只是着眼于稳态，使得好几个实验都没有成功，其中有一个实验他是这样设计的：把一黄铜多匝线圈固定在绝缘支架上，把另一个单匝线圈用细线悬挂上去，二者在同一平面内，线圈中通过弱电流。安培觉得，当中有持续电流通过时，线圈中也会有感应电压，这个时侯相当于一个吸铁石。假如此时拿另外一个吸铁石接近，则应当旋转，实验的结果是纹丝不动。并且在实验的过程中有一个重要的异常现象：线圈接通电压的顿时，转动了一下。可惜安培忽略了线圈这刹那间的转动，只注意到在实验过程中长时间的不动，没有思索发生线圈发生偏转的条件，也就没能认识到感生电压的瞬时性。就这样安培丧失了发觉电磁感应定理的机会，这个定理的浮出又让人们苦苦等了六年的时间。1.3法国科学家拉顿从1820年奥斯特发觉电压的磁效应到1831年法拉第发觉电磁感应现象的十多年中，科学界在电磁方面的研究出现了好多的遗憾。其中最知名的也是在电磁领域研究中最最令人遗憾的要数法国科学家拉顿了。和其他科学家一样在奥斯特发觉电压的磁效应之后，拉顿就投入到了电磁的领域研究中来了。在1825年拉顿在自己的实验室里做着实验,实验的过程是这样的：他把一个螺线管和一电压计连结，为了防止强磁场的影响，他把电压计用长导线连结到了另一个卧室里。
在螺线管的位置看不到电压计，因为当时拉顿没有助手，整个实验的过程都是在他自己的操作下完成的。他把吸铁石插入螺线管后，立即挪到了放置电压计的卧室里，观察电压计表针的变化。2法拉第电磁感应现象的发觉2.1法拉第简介日本知名化学学家、化学家。在物理、电物理、电磁学等领域都作出过杰出贡献。他家境拮据，未受过系统的正规教育，但却在诸多领域中做出惊人成就，可谓勤奋刻苦、探索真理、不计个人名利的标杆。1791年9月22日生于萨里郡纽因顿的一个铁匠家庭。13岁就在一家书城当送报和装订书籍的学徒。他有强烈的求知欲，挤出一切休息时间“贪婪”地力图把他装订的一切书籍内容都从头读一遍。读后还临摹插图，工工整整地作读书笔记；用一些简单器皿照着书上进行实验，仔细观察和剖析实验结果，把自己的露台弄成了小实验室。在这家书城呆了八年，他废寝忘食、如饥似渴地学习。1810年2月至1811年9月听了十几次自然哲学的浅显演讲，每次听后都重新誊抄笔记，并画下仪器设备图。1812年2月至4月又连续听了戴维4次讲堂，自此点燃了进行科学研究的心愿。他曾致信皇家大学教授求援。失败后，他寄信给戴维：“不管干哪些都行，只要是为科学服务”。
经过戴维的推荐。1813年3月，24岁的法拉第兼任了皇家大学助理实验员。后来戴维曾把他发觉法拉第作为自己最重要的战功而引以为荣。法拉第1813年陪同戴维赴法国台湾作科学考察旅行，1815年归国后继续在皇家大学工作，历时50余年。1816年发表第一篇科学论文。他最初从事物理研究工作，也投身合金刚、重玻璃的研发。在电磁学领域，饱含了大量心血，取得出众成绩。1824年被选为皇家学会会员，1825年接替戴维任皇家大学实验室组长，1833年任皇家大学物理院士。他最出众的工作是电磁感应的发觉和场的概念的提出。1821年在读过奥斯特关于电压磁效应的论文后，为这一新的学科领域深深吸引。他刚才迈人这个领域，就取得重大成果──发觉通电压的导线能绕吸铁石旋转，进而跨入知名热学家的行列。因受爱尔兰传统科学研究方式影响，通过奥斯特实验，他觉得电与磁是一对和谐的对称现象。既然电能生磁，他深信磁亦能生电。经过10年探求，历经多次失败后，1831年8月26日总算获得成功。此次实验由于是用伏打电瓶在给一组线圈通电的顿时，在另一组线圈获得的感生电压，他称之为“伏打电感应”。同年10月17日完成了在磁极与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中迸发电压的实验，他称之为“磁电感应”。
经过大量实验后，他总算实现了“磁生电”的宿愿，宣告了电气时代的到来。作为19世纪伟大实验化学学家的法拉第。他并不满足于现象的发觉，还力求探求现象前面隐藏着的本质；他既非常注重实验研究，又分外注重理论思维的作用。1837年他发觉电介质对静电过程的影响，提出了以近程“邻接”作用为基础的静电感应理论。不久之后，他又发觉了抗磁性。在这种研究工作的基础上，他产生了“电和磁作用通过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。”于是，介质成了“场”的场所，场这个概念正是来始于法拉第。正如爱因斯坦所说，引入场的概念，是法拉第的最富于独创性的思想，是牛顿以来最重要的发觉。牛顿及其他学者的空间，被视作物体与电荷的容器；而法拉第的空间，是现象的容器，它参与了现象。所以说法拉第是电磁场学说的创始人。他的深沉的化学思想，强烈地吸引了年青的麦克斯韦。麦克斯韦觉得法拉第电磁感应定律，法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动热学更为合理，他正是抱着用严格的物理语言来叙述法拉第理论的决心闯进电磁学领域的。法拉第一生热爱真理，热爱人民，诚恳朴实，作风严谨，这样的催泪事迹好多。他说：“一件事实，除非亲眼目睹，我决不能觉得自己早已把握。”“我必须使我的研究具有真正的实验性。
”在1855年给物理家申拜因的信中说：“我总是首先对自己采取严厉的批判心态，之后才给他人以这样的机会。”在一次市哲学会的演讲中他强调：“自然哲学家应该是这样一些人：他乐意聆听每一种意见，却下定决心要自己作判定；他应该不被表面现象所蒙蔽，不对某一种假定有青睐，不属于任何学派，在学术上不随大流大师；他应该重事不重人，真理应该是他的首要目标。假如有了这种品质，再加上勤于，这么他确实可以有希望走入自然的圣殿。”他是这样说的，也确实是这样做的。1857年，皇家学会学术委员会一致决议聘请他兼任皇家学会会长。对这一荣誉职务他再三拒绝。他说：“我是一个普通人。假如我接受皇家学会希望加在我脸上的荣誉，这么我就不能保证自己的诚实和正直，连一年也保证不了。”同样的理由，他谢绝了皇家大学的校长职务。当英皇室打算授予他爵士称号时，他多次婉言谢绝说：“法拉第出身平民，不想弄成贵族”。1867年8月25日去世，石碑上照他的遗愿只刻有他的名子和出生年月。后世的人们，选择了法拉作为电容的国际单位，以记念那位化学学大师。在热学方面，法拉第研究负载直流电的导体与附近磁场之间的关系，在化学学中构建起磁场这个概念。他发觉了电磁感应、抗磁性及电解。
另外，他也发觉磁场能对光线形成影响，以致发觉三者间的基本关系。另外，法拉第还发明了一种依电磁转动的装置，为电动机的前身。其实法拉第只受过极少的即将教育，这促使他的语文程度相对有限，但不可证实，法拉第仍是历史上最伟大的科学家之一。法拉第电磁感应定理陈述随时间改变的磁场会创造与磁场硬度成反比的电动势。.2法拉第电磁感应定理的发觉过程法拉第在1831年发觉电磁感应现象不是碰巧的，同他的坚持不懈是分不开的。从实验的一次次失败到失败，最终发觉了电磁感应现象。1820年奥斯特发觉电压的磁效应后，磁与电之间的关系就被人们的广泛的关注着。我们再溯源到1821年，当时的法拉第正在法国皇家研究院做物理助理实验员。而就在这个时侯日本《哲学年鉴》的主编邀请戴维撰写一篇关于奥斯特的发觉以来电磁学的实验理论发展概况的文章，而戴维就把这项工作交给了当时的法拉第。法拉第在打算文章的过程中搜集整理了大量的电磁学文献资料。正是这个过程使法拉第对电磁现象形成了极大地热情，而且开始了他的电磁学的研究。法拉第在仔细的剖析了电压的磁效应等现象后，觉得既然电才能形成磁，反过来依照自然界的对称性，磁也同样是才能形成电的。正是因为法拉第深信这一理念，使他最终发觉了电磁感应现象，这一看法也为日后人类借助电能奠定了基础。
在法拉第发觉电磁感应现象之前，他也有着许多的错误的指导思想。法拉第就以前这样觉得：既然吸铁石可以使邻居的金矿感应上磁，静电荷也可以使临近的导体中感应出电荷，这么电压也可以使临近的线圈中感应出电压。其实这些指导思想的错误，而且他本着磁能生电的信念，在他发觉电磁感应现象的十年前的日记中就写下了他伟大光辉的思想：“磁能转化电”。而且开始使用了“感应”这个词。实验的开始阶段，因为法拉第错误的觉得用吸铁石紧靠导线，导线都会形成稳定的电压，或则在一根导线里通以强悍的电压，这么在它临近的导线中也会形成稳定的电压。所以实验没有哪些进展。此时我们发觉法拉第他只是关注了稳态的条件，没能想到感生电压形成的暂态条件。进过多次的努力的结果是失败了。没能向他想像的这么形成了感生电压。在1825年1月因为法拉第的错误的指导，使得他的三个实验全都以失败告终。实验一：法拉第将两根直导线扭在一起，其中一根接在电瓶两极上，另外一根接在电压计上。本着法拉第自己的看法，在一根直导线圆通以电压，这么在它临近的线圈中也会有感生电压形成，这样在另外的一根导线中就应当能有电压形成，电压计表针就要偏转。也就是他自己觉得的“电流感生电压”的推理，另外一根导线中有电压形成，电压计表针就要偏转。
而实验的结果是电压计表针纹丝不动。实验二：把一空心的螺线管的两端接在电瓶的两极上，再把一根直导线引进螺线管中，直导线的两端连结在电压计上。观察导线中的电压的有无，令法拉第沮丧的是他还是没看见自己想像的结果，没有见到电压计表针的偏转。直导线中没有感生电压的形成。实验三：这个实验类似于实验二，同样是把一空心螺线管的两端接在了电瓶的两极，不同的是此次法拉第把直导线置于了螺线管的外边，直导线的两端也同样两着电压计，还是很遗憾法拉第还是没看见自己的想像的结果。电压计的表针没有偏转，直导线中还是没有感生电压。经过十年的实验，失败，再实验，再失败的不断的努力。于1831年，法拉第总算发觉，一个通电缆线圈的磁力似乎不能在另外一个线圈中导致电压。并且当通电缆线圈的电压刚接通或则刚中断的时侯，另一个线圈中的电压计表针有微小偏转，而且又立即回到了原先的位置。法拉第眼前一亮，没有放过这个异常的偏转，紧紧的捉住了它。以后法拉第又经过多次的反复实验都否认了当磁斥力发生顿时的改变时，另外的一个线圈都会有感生电压形成。在1831年8月29日，法拉第在他的实验日记中第一次记载了有关的电磁感应现象：“已经定制一个铁圈（软铁），铁圈半径为八分之七英寸，铁圈直径为六英寸，在环的半边用铜丝绕城许多线圈。
线圈之间用麻线或则红布所隔（绕线圈的）的三条长铝线各长二十四公尺，她们既可以成一条长的，也可以分开使用，用一电板来做实验。每位线圈与其他线圈绝缘。假定环的一边为，在另外一边，要电闸一个间隔。缠上两根导线，她们的总长大概六十公尺，其方向同上面的线圈一样，称为。使一个有十对极板，每板有四平方英寸的电瓶充电。用铜导线将一个线圈，，或则更准确的说把边的一个线圈的两个端点连结，让铜导线通过一段距离，正好经过一根n极的上方（距离铁圈三公尺远），之后把电瓶连结到A边的一个线圈的两端。这个时侯立刻可以观察到n极上的效应——它振荡上去了。最后又停在了原先的位置上。一旦断开端与电瓶的联系，n极再度被扰动。”法拉第把这个实验中形成的现象称为“伏打感应”，意指由伏打电瓶迸发的电压感应。电磁感应现象总算第一次被详尽描述。法拉第电磁感应现象的发觉有着他不懈的努力，一次次的试验，一次次的失败。并且也有着他辛运的一面。如果当时他先把A便线圈两端接上电瓶两极，使A线圈中先通有电压，这么就没有小n极的摆动。这也是他能发觉电磁感应现象的关键一步。也正是法拉第的观察细微能够有了电磁感应现象的发觉。同法国科学家拉顿相比法拉第也算是个辛运儿。
同年，也就是1831年9月24日法拉第电磁感应定律，法拉第在两条磁棒极中间放上一个绕有线圈的圆木棒，线圈与电压计连结，当圆木棒脱离或则接触两级的顿时，电压计的表针会偏转。同年10月1日，他把两组间绕的线圈缠在同一个圆锥形木芯上，也同样观察到了“伏打效应”小n极的扰动。由此法拉第认识到铁芯的存在不是形成电压感应的本质。10月17日法拉第在一个半径为四分之三英寸，长八英寸的空芯纸盒上绕了八个线圈，把们并联上去，再与一电压计连结，之后他把磁棒插入纸盒时发觉，电压计的表针忽然发生了偏转，之后又很快的回到了平衡位置。当法拉第把磁棒抽出纸盒时，电压计的表针又偏向了另外的一边，接着又回到了平衡位置。这个现象表明除了伏打电瓶在闭合或则断掉的顿时可以迸发电压，磁极相对与线圈的运动也能迸发电压，法拉第称这个现象为“磁感应”。10月28日，法拉第又做了旋转圆盘的实验，在实验的过程中，拉第发觉只有铜盘稳定的旋转，形成的电压就是稳定的。这个就是我们明天所用的直流发电机的原理。按照自己实验的结果以及实验中观察到的现象，法拉第总结了电磁感应的发觉，把可以形成感生电压的情况概括为五点：第一种情况是变化的电压可以感生出电压;第二种情况是变化的磁场可以感生出电压；第三种情况是运动的稳恒电压可以感生出电压；第四种情况是运动的吸铁石可以感生出电压；第五种情况是在磁场中运动的导体也同样可以感生出电压。
在1831年11月24日，法拉第写了一篇论文，向日本皇家学会报告了整个实验情况。他在论文中把自己总结的五点感应电压的情况做了描述：变化着点电压；变化着的磁场；运动的稳恒电压；运动的吸铁石和在磁场中运动的导体。他正确的强调了感应电压与原电压的变化有关，而与原电压本身无关。并把述现象定名为“电磁感应现象”至此法拉第划时代的发觉——电磁感应现象被阐明了，并且电磁感应定理的确立，却是始终到1851年才被构建的。3电磁感应定理3.1电磁感应定理的物理表达式法拉第其实发觉了电磁感应现象，但是最终确立了电磁感应定理。并且因为他物理知识的贫乏法拉第没能提出电磁感应定理的物理表达式，电磁感应定理的物理表达式最后是由与法拉第同一时代的日本科学家诺曼（）与另一位科学家韦伯共同提出的。若闭合电路为一个匝的线圈，则又可表示为：式中为线圈阻值，Δ为磁路量变化量，单位为发生变化所用时间，单位为.为形成的感应电动势，单位为V。当穿过回路的磁路量发生变化时，回路中的感生电动势的大小和穿过回路的磁路量变化率等成反比，即=这就是法拉第电磁感应定理。当磁路量降低时，，这时为负值，即感生电压形成的磁场和原磁场方向相向；当磁路量降低时，，这时为正值，即感生电压形成的磁场和原磁场方向相同。
学校阶段，化学量的大小和方向往往是分开讨论的。如=仅反映了它的大小，其方向由楞次定理或手指定则来确定。感生电动势和磁路量的变化率成反比，不是和铁损量的多少成反比。诸如，有一个线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面转入和磁场垂直，即线圈内磁路量达到最大时，它的变化率却最小，这时感生电动势为零。而当线圈转入和磁场平行，即穿过线圈的磁路量为零时，铁损量的变化率却达到最大，这时形成的感生电动势达到最大值。3.1.1.感应电动势的大小估算公式（普适公式）（法拉第电磁感应定理，感应电动势(V)，感应线圈阻值，:磁路量的变化率）。(切割磁感线运动)中的和不可以和磁感线平行，但可以不和磁感线垂直，其中为或