一電磁感應的定義

　　電磁感應(Electromagnetic induction)現象是指放在變化磁通量中的導體，會產生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流(感生電流)。

二電磁感應的簡介

　　電磁感應是指因為磁通量變化產生感應電動勢的現象。電磁感應現象的發現，是電磁學領域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內在聯系，而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎，為人類獲取巨大而廉價的電能開辟了道路，在實用上有重大意義。電磁感應現象的發現，標志著一場重大的工業和技術革命的到來。事實證明，電磁感應在電工、電子技術、電氣化、自動化方面的廣泛應用對推動社會生產力和科學技術的發展發揮了重要的作用。

三電磁感應的基本概念

01磁通量

　　設在勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應強度為B，平面的面積為S。

　　定義：在勻強磁場中，磁感應強B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量。

　　公式：Φ=BS

　　當平面與磁場方向不垂直時：

　　Φ=BS⊥=BSsinθ(θ為兩個平面的二面角)

02物理意義

　　穿過某個面的磁感線條數表示穿過這個面的磁通量。

　　單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb。

　　1Wb=1T·1m2=1V·s。

03電磁感應現象

　　電磁感應現象：閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動，電路中產生感應電流。

　　感應電流：在電磁感應現象中產生的電流。

　　產生電磁感應現象的條件：

　　兩種不同表述

　　a.閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動

　　b.穿過閉合電路的磁場發生變化

　　兩種表述的比較和統一

　　a.兩種情況產生感應電流的根本原因不同

　　閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動時，是導體中的自由電子隨導體一起運動，受到的洛倫茲力的一個分力使自由電子發生定向移動形成電流，這種情況產生的電流有時稱為動生電流。

　　穿過閉合電路的磁場發生變化時，根據電磁場理論，變化的磁場周圍產生電場，電場使導體中的自由電子定向移動形成電流，這種情況產生的電流稱為感應電流或感生電流。

　　b.兩種表述的統一

　　兩種表述可統一為穿過閉合電路的磁通量發生變化。

　　產生電磁感應現象的條件

　　不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有電流產生。

　　條件：a.閉合電路;b.一部分導體 ; c.做切割磁感線運動

　　能量的轉化

　　能的轉化守恒定律是自然界普遍規律，同樣也適用于電磁感應現象。

　　感應電動勢

　　定義：在電磁感應現象中產生的電動勢，叫做感應電動勢。方向是由低電勢指向高電勢。

　　產生感應電動勢的條件：穿過回路的磁通量發生變化。

　　物理意義：感應電動勢是反映電磁感應現象本質的物理量。

　　方向規定：內電路中的感應電流方向，為感應電動勢方向。

　　反電動勢：在電動機轉動時，線圈中也會產生感應電動勢，這個感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用，這個電動勢稱為反電動勢。

四電磁感應的科技應用

01動圈式話筒

　　在劇場里，為了使觀眾能聽清演員的聲音，常常需要把聲音放大，放大聲音的裝置主要包括話筒，擴音器和揚聲器三部分。話筒是把聲音轉變為電信號的裝置。當聲波使金屬膜片振動時，連接在膜片上的線圈(叫做音圈)隨著一起振動，音圈在永久磁鐵的磁場里振動，其中就產生感應電流(電信號)，感應電流的大小和方向都變化，變化的振幅和頻率由聲波決定，這個信號電流經擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發出放大的聲音。

02磁帶錄音機

　　磁帶錄音機主要由機內話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚聲器、傳動機構等部分組成，錄音時，聲音使話筒中產生隨聲音而變化的感應電流——音頻電流，音頻電流經放大電路放大后，進入錄音磁頭的線圈中，在磁頭的縫隙處產生隨音頻電流變化的磁場。磁帶緊貼著磁頭縫隙移動，磁帶上的磁粉層被磁化，在磁帶上就記錄下聲音的磁信號。

　　放音是錄音的逆過程，放音時，磁帶緊貼著放音磁頭的縫隙通過，磁帶上變化的磁場使放音磁頭線圈中產生感應電流，感應電流的變化跟記錄下的磁信號相同，所以線圈中產生的是音頻電流，這個電流經放大電路放大后，送到揚聲器，揚聲器把音頻電流還原成聲音。

　　在錄音機里，錄、放兩種功能是合用一個磁頭完成的，錄音時磁頭與話筒相連;放音時磁頭與揚聲器相連。

03汽車車速表

　　汽車駕駛室內的車速表是指示汽車行駛速度的儀表。它是利用電磁感應原理，使表盤上指針的擺角與汽車的行駛速度成正比。車速表主要由驅動軸、磁鐵、速度盤，彈簧游絲、指針軸、指針組成。其中永久磁鐵與驅動軸相連。在表殼上裝有刻度為公里/小時的表盤。

　　一部分磁感線將通過速度盤，磁感線在速度盤上的分布是不均勻的，越接近磁極的地方磁感線數目越多。當驅動軸帶動永久磁鐵轉動時，則通過速度盤上各部分的磁感線將依次變化，順著磁鐵轉動的前方，磁感線的數目逐漸增加，而后方則逐漸減少。由法拉第電磁感應原理知道，通過導體的磁感線數目發生變化時，在導體內部會產生感應電流。又由楞次定律知道，感應電流也要產生磁場，其磁感線的方向是阻礙(非阻止)原來磁場的變化。用楞次定律判斷出，順著磁鐵轉動的前方，感應電流產生的磁感線與磁鐵產生的磁感線方向相反，因此它們之間互相排斥;反之后方感應電流產生的磁感線方向與磁鐵產生的磁感線方向相同，因此它們之間相互吸引。由于這種吸引作用，速度盤被磁鐵帶著轉動，同時軸及指針也隨之一起轉動。

　　為了使指針能根據不同車速停留在不同位置上，在指針軸上裝有彈簧游絲，游絲的另一端固定在鐵殼的架上。當速度盤轉過一定角度時，游絲被扭轉產生相反的力矩，當它與永久磁鐵帶動速度盤的力矩相等時，則速度盤停留在那個位置而處于平衡狀態。這時，指針軸上的指針便指示出相應的車速數值。

　　永久磁鐵轉動的速度和汽車行駛速度成正比。當汽車行駛速度增大時，在速度盤中感應的電流及相應的帶動速度盤轉動的力矩將按比例地增加，使指針轉過更大的角度，因此車速不同指針指出的車速值也相應不同。當汽車停止行駛時，磁鐵停轉，彈簧游絲使指針軸復位，從而使指針指在“0”處。

04電動機

　　發電機可以“反過來”運作，成為電動機。例如，用法拉第碟片這例子，設一直流電流由電壓驅動，通過導電軸臂。然后由洛倫茲力定律可知，行進中的電荷受到磁場B的力，而這股力會按佛來明左手定則訂下的方向來轉動碟片。在沒有不可逆效應(如摩擦或焦耳熱)的情況下，碟片的轉動速率必需使得dΦB/dt等于驅動電流的電壓。

05變壓器

　　法拉第定律所預測的電動勢，同時也是變壓器的運作原理。當線圈中的電流轉變時，轉變中的電流生成一轉變中的磁場。在磁場作用范圍中的第二條電線，會感受到磁場的轉變，于是自身的耦合磁通量也會轉變(dΦB/dt)。因此，第二個線圈內會有電動勢，這電動勢被稱為感應電動勢或變壓器電動勢。如果線圈的兩端是連接著一個電負載的話，電流就會流動。

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