笔下文学

二 电磁感应（第2页）

3。感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方向：由负极流向正极｝

*4。自感电动势E自＝nΔΦΔt＝LΔIΔt｛L:自感系数（H）（线圈L有铁芯比无铁芯时要大），ΔI:变化电流，?t:所用时间，ΔIΔt:自感电流变化率（变化的快慢）｝

△特别注意Φ，△Φ，△Φ△t无必然联系，E与电阻无关E=n△Φ△t。电动势的单位是伏V，磁通量的单位是韦伯Wb，时间单位是秒s。

感应电流产生的条件

1。电路是闭合且通的

2。穿过闭合电路的磁通量发生变化

3。电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动（切割磁感线运动就是为了保证闭合电路的磁通量发生改变）

此三个条件中，缺少条件1，则不会产生感应电流，但是感应电动势仍然存在（前提是有磁通量的变化）；若缺少条件2，则必定不会产生感应电动势，也就无感应电流产生；若缺少条件3，则要看清状态，若闭合回路的磁通量发生变化而无切割磁感线，如：闭合线圈静止在磁感应强度变化的磁场中，此时仍然有感应电流产生；若闭合回路的磁通量为发生变化而闭合回路在切割磁感线，则此时回路中无感应电流产生。

电磁感应现象中之所以强调闭合电路的"一部分导体"，是因为当整个闭合电路切割磁感线时，左右两边产生的感应电流方向分别为逆时针和顺时针，对于整个电路来讲电流抵消了。

电磁感应中的能量关系

电磁感应是一个能量转换过程，例如可以将重力势能，动能等转化为电能，热能等

应用

发电机

电磁感应

法拉第碟片发电机。碟片以角速率ω旋转，在静磁场B中环行地扫过导电的半径。磁洛伦兹力v×B，沿着导电半径到导电边沿驱动着电流，并从那里经由下电刷及支撑碟片的轴完成电路。因此，电流由机械运动所产生。

由法拉第电磁感应定律因电路及磁场的相对运动所造成的电动势，是发电机背后的根本现象。当永久性磁铁相对于一导电体运动时（反之亦然），就会产生电动势。如果电线这时连着电负载的话，电流就会流动，并因此产生电能，把机械运动的能量转变成电能。例如，基于图四的鼓轮发电机。另一种实现这种构想的发电机就是法拉第碟片，简化版本见图八。注意使用图五的分析，或直接用洛伦兹力定律，都能得出使用实心导电碟片运作不变的这一结果。

在法拉第碟片这一例子中，碟片在与碟片垂直的均匀磁场中运动，导致一电流因洛伦兹力流到向外的轴臂里。明白机械运动是如何成为驱动电流的必需品，是很有趣的一件事。当生成的电流通过导电的边沿时，这电流会经由安培环路定理生成出一磁场（图八中标示为"I;）。因此边沿成了抵抗转动的电磁铁（楞次定律一例）。在图的右边，经转动中轴臂返回的电流，通过右边沿到达底部的电刷。此一返回电流所感应的磁场会抵抗外加的磁场，它有减少通过电路那边通量的倾向，以此增加旋转带来的通量。因此在图的左边，经转动中轴臂返回的电流，通过左边沿到达底部的电刷。感应磁场会增加电路这边的通量，减少旋转带来的通量。所以，电路两边都生成出抵抗转动的电动势。尽管有反作用力，需要保持碟片转动的能量，正等于所产生的电能（加上由于摩擦、焦耳热及其他消耗所浪费的能量）。所有把机械能转化成电能的发电机都会有这种特性。

虽然法拉第定律经常描述发电机的运作原理，但是运作的机理可以随个案而变。当磁铁绕着静止的导电体旋转时，变化中的磁场生成电场，就像麦克斯韦-法拉第方程描述的那样，而电场就会通过电线推着电荷行进。这个案叫感应电动势。另一方面，当磁铁静止，而导电体运动时，运动中的电荷的受到一股磁力（像洛伦兹力定律所描述的那样），而这磁力会通过电线推着电荷行进。这个案叫运动电动势。（更多有关感应电动势、运动电动势、法拉第定律及洛伦兹力的细节，可见上例或格里夫斯一书。[20]）

电动机

电磁感应发电机可以"反过来"运作，成为电动机。例如，用法拉第碟片这例子，设一直流电流由电压驱动，通过导电轴臂。然后由洛伦兹力定律可知，行进中的电荷受到磁场B的力，而这股力会按佛来明左手定则订下的方向来转动碟片。在没有不可逆效应（如摩擦或焦耳热）的情况下，碟片的转动速率必需使得dΦBdt等于驱动电流的电压。

变压器

法拉第定律所预测的电动势，同时也是变压器的运作原理。当线圈中的电流转变时，转变中的电流生成一转变中的磁场。在磁场作用范围中的第二条电线，会感受到磁场的转变，于是自身的耦合磁通量也会转变（dΦBdt）。因此，第二个线圈内会有电动势，这电动势被称为感应电动势或变压器电动势。如果线圈的两端是连接着一个电负载的话，电流就会流动。

法拉第定律可被用于量度导电**或浆状物的流动。这样一个仪器被称为电磁流量计。在磁场B中因导电液以速率为v的速度移动，所生成的感应电压ε可由以下公式求出：其中?为电磁流量计中电极间的距离。