法拉第弔詭（Faraday paradox）是一個關於法拉第感應定律的物理實驗。於1831年，物理學大師麥可·法拉第推斷出法拉第感應定律（簡稱“法拉第定律”），但是，在套用這定律來解釋法拉第弔詭的過程中，他遇到了很多困難。這在本文會有詳細相關敘述。
基本介紹
- 中文名：法拉第弔詭
- 外文名：Faraday paradox
簡介,實驗組態,實驗程式,為什麼弔詭？,法拉第的解釋,參閱,
簡介
法拉第弔詭（Faraday paradox）是一個關於法拉第感應定律的物理實驗。於1831年，物理學大師麥可·法拉第推斷出法拉第感應定律（簡稱“法拉第定律”），但是，在套用這定律來解釋法拉第弔詭的過程中，他遇到了很多困難。這在本文會有詳細相關敘述。
實驗組態
法拉第弔詭實驗只需要一些簡單器件：圓柱形永久磁鐵、圓盤形導體、金屬刷、轉軸導體、支撐架導體，檢流計。圓柱形永久磁鐵與圓盤形導體分別安裝於各自的轉軸，可以各自自由旋轉。將安裝於支撐架一端的金屬刷與圓盤邊緣相接觸，又將與圓盤相連線的轉軸安裝於支撐架另一端，就可以形成完整閉合電路。在這閉合電路中，串聯一個檢流計來測量電流。
實驗程式
這實驗的進行有三個步驟：
- 假設圓盤為固定不動，不能旋轉，只讓磁鐵旋轉，則檢流計不會測量到直流。
- 假設讓圓盤與磁鐵以同角速度旋轉，則檢流計會測量到直流，如同第一步驟得到的結果。
為什麼弔詭？
有些物理學者稱這實驗為弔詭，因為，猛然一看，這實驗似乎違背了法拉第定律，不論是什麼部分在旋轉，穿過圓盤的磁通量好像都一樣，所以，從磁通量觀點來看，對於這三個案例，電動勢都應該預測為零。這觀點錯誤地選擇了用來計算磁通量的曲面，對於這論點，稍後會有更詳細解釋。
透過鐵粉顯示出的磁場線。將條狀磁鐵放在白紙下面，鋪灑一堆鐵粉在白紙上面，這些鐵粉會依著磁場線的方向排列，形成一條條的曲線，在曲線的每一點顯示出磁場線的方向。
從磁場線觀點來看，這弔詭又有不同的理論結果。在法拉第的電磁感應模型里，磁場是由想像的磁場線組成。若將條狀磁鐵放在白紙下面，鋪灑一堆鐵粉在白紙上面，這些鐵粉會依著磁場線的方向排列，形成一條條的曲線，在曲線的每一點顯示出磁場線的方向。假若電動勢與磁場線被電路切割的速率呈正比，則從磁鐵的參考系觀測，磁場線為固定不動。所以，相對於磁鐵，將圓盤旋轉，或相對於圓盤，將磁鐵旋轉，這兩種動作應該都會生成電動勢，但是若將磁鐵與圓盤一同旋轉，則電動勢為零。
法拉第的解釋
參閱
- 移動中的磁鐵與導體問題
- 經典電磁學與狹義相對論
