法拉第电磁感应定律是谁提出的?他又是是如何推导出来的?

法拉第电磁感应定律是谁提出的?他又是是如何推导出来的?

法拉第电磁感应定律的定量表述实际上是由纽曼和韦伯给出的,下面我们看一下纽曼的推导过程。纽曼考虑两个载流线圈的相互作用:其一叫做施感线圈,电流为 、 周长为 、面积为 , 施感线圈在运动;另一叫做被感线圈,电流、周长、面积分别为 、 、 ,被感线圈静止。施感线圈中任意线元 与被感线圈中任意线元 之间的距离为 。由毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律,施感线圈对与之相距为$r$的单位磁极的作用力为

(1)

由安培定律可知,被感线圈受到施感线圈的作用力和力矩,纽曼把被感线圈看作是许多磁矩为 的磁分子组成的。这些磁分子受到施感线圈的作用力而具有的能量为

(2)

对构成被感线圈的全部磁分子求和,即可得出被感线圈因受到施感线圈的作用而具有的势能—即两载流线圈的相互作用能为

(3)

将(1)式代入(2)式,并利用矢量公式:

(4)

及矢量分析的斯托克斯定理

(5)

得

(6)

(6)式的 表示当电流强度保持不变时,分开两个载流线圈使之相距无穷远时,克服电动力必须完成的机械功的总和。

其次,考虑两个载流线圈相对运动。当施感线圈运动时,两线圈的互作用能将发生变化。纽曼认为(实际上是假设)被感线圈中的感应电动势 与相互作用能 表示式(6)式中的 部分的变化率成正比,考虑到楞次定律再加上一个负号,得出

(7)

纽曼引入一个矢量函数 ,称之为电动力学势, 的定义为

(8)

由(7)、(8)两式可得

(9)

另一方面

(10)

所以

(11)

这便是电磁感应定律的常用定量表达式。