電磁感應-百科詞條

　　穿過閉合回路的磁通量發生變化時，回路中產生感應電動勢的現象。產生的電流，稱為感應電流。感應電動勢的大小正比於磁通量的變化率，它的方向可由楞次定律決定，用公式表示即

(1)

上式就是法拉第電磁感應定律，式中ε為感應電動勢，Φ<為磁通量，它的數值等於磁感應強度B在以回路為周界的曲面上的積分

回路的繞行方向與曲面的法線方向規定為右手螺旋關系。式中的負號指示瞭感應電動勢的方向。

　　1822年D.F.J.阿喇戈和德國科學傢 A.von洪堡在格林威治山測量地磁強度時，偶然發現金屬對附近磁針振蕩有阻尼作用。阿喇戈認識到這種現象非同一般，不能用已有的知識加以解釋。1824年，他根據這種現象做瞭一個著名的銅盤實驗，其裝置是一個可以繞中心軸在水平面內旋轉的圓形銅盤，在盤的正上方自由懸掛一根磁針。他發現轉動的圓形銅盤可以帶動磁針旋轉，這是最早發現的電磁感應現象。阿喇戈實驗引起物理學傢的極大興趣，但都未能予以說明。

　　1824年，M.法拉第開始瞭他早想從事的“由磁產生電”的實驗研究，1831年他發現通電線圈在接通和斷開的瞬間，能在鄰近線圈中產生感應電流的現象，在此之後，他緊接著做瞭一系列的實驗，用來探明產生感應電流的條件和確定電磁感應的規律。經過深入地研究，最終導致電磁感應定律的建立。

　　感應電動勢　感應電動勢按其產生的原因不同可分為動生電動勢和感生電動勢。

　　動生電動勢　組成回路的導體（整體或局部）在恒定磁場中運動時，可使回路中磁通量發生變化，這樣產生的電動勢稱為動生電動勢。動生電動勢是由磁場作用於運動導體中帶電粒子的洛倫茲力引起的，根據洛倫茲力公式可得出沿導體回路l的動生電動勢為

(2)

式中v為導體線元dl的運動速度，B為dl所在處的磁感應強度。可以證明式 (2)的積分等於回路在磁場中運動時的磁通量變化率的負值

。在應用這一關系式時，積分路線必須取在指定的導體回路上，也就是說，在 t+Δ t時刻組成回路的實物質點必須同 t時刻組成回路的實物質點相同。

　　感生電動勢　固定回路中的磁場發生變化，回路磁通量就會改變，這樣產生的電動勢稱為感生電動勢

。 (3)

這類電動勢是由變化磁場所激發的“有旋電場”引起的。

　　當導體運動和磁場變化同時存在時，總的感應電動勢為式(2)與式(3)之和，

(4)

它可以從式(1)導出。

　　需要指出的是，按照引起磁通量變化原因的不同，把感應電動勢區分為動生電動勢和感生電動勢，從參照系變換的觀點看，在一定程度上隻具有相對意義。在某些情況下，例如磁棒插入線圈產生感應電動勢，在以線圈為參照物的參照系中，電動勢是感生的；在以磁棒為參照物的參照系中，電動勢是動生的。但是在一般情況下，不可能通過坐標變換，將感生電動勢歸結為動生電動勢；反之亦然。

　　有旋電場　首先是由J.C.麥克斯韋提出的。19世紀的其他幾位數學傢和理論物理學傢，如C.F.高斯，B.黎曼，W.E.韋伯，F. E.諾埃曼，H.von亥姆霍茲，G.R.基爾霍夫和W.湯姆孫（即開爾文）都曾經作過將眾多的電磁感應現象的實驗資料進行數學概括的努力，但多未獲成功。麥克斯韋受到他們的數學工作的影響，同時又被法拉第的直覺推測所鼓舞，他著手對電磁現象進行數學概括。實驗表明，回路中的感應電動勢同組成回路的材料性質無關。由此麥克斯韋假定，不管導體回路是否存在，甚至在真空中，變化的磁場都在其周圍激發有旋電場，由它決定瞭電動勢，而導體回路不過是由於其中存在可自由運動的電荷，起到顯示有旋電場的作用。由此，他寫出電磁現象的一個基本方程式