1.电磁感应现象
在匀强磁场中,放置一根导线AB,导线AB的两端分别与灵敏电流计的两个接线柱相连接,形成闭合回路。当导线AB在磁场中垂直磁感线方向运动时,电流计指针发生偏转,表明由感应电动势产生了电流。
将磁铁插入线圈,或从线圈抽出时,同样也会产生感应电流。
也就是说,只要与导线或线圈交链的磁通发生变化(包括方向、大小的变化),就会在导线或线圈中感应电动势,当感应电动势与外电路相接,形成闭合回路时,回路中就有电流通过。这种现象称为电磁感应。
2.感应电动势
如果导线在磁场中,做切割磁感线运动时,就会在导线中感应电动势。其感应电动势的大小与磁感应强度B、导线长度l及导线切割磁感线运动的速度v有关,其大小为
(3.5)
当导线运动方向与与导线本身垂直,而与磁感线方向成角时,导线切割磁感线产生的感应电动势的大小为:
(3.6)
感应电动势的方向可用右手定则判定:伸开右手,让拇指与其余四指垂直,让磁感线垂直穿过手心,拇指指向导体的运动方向,四指所指的就是感应电动势的方向。如图3.6(a)所示。
将磁铁插入线圈,或从线圈抽出时,导致磁通的大小发生变化,根据法拉第定律:当与线圈交链的磁场发生变化时,线圈中将产生感应电动势,感应电动势的大小与线圈交链的磁通变化率成正比。感应电动势的大小为
(3.7)
式中:是磁通,单位为韦伯(Wb);t是时间,单位为秒(s);e是感应电动势,单位为伏特(V)。就是与线圈交链的磁通变化率。
如果线圈有N匝,而且磁通全部穿过N匝线圈,则与线圈相交链的总磁通为N,称为磁链,用“”表示,单位还是Wb。则线圈的感应电动势为
(3.8)
感应电动势的方向与其产生的感应电流方向相同。
3.感应电流
当导体在磁场中切割磁感线运动时,在导体中产生感应电动势,如果导体与外电路形成闭合回路,就会在闭合回路中产生感应电流,感应电流的方向与感应电动势的方向相同,也可用右手定则来判定:感应电流产生的磁通总是原磁通的变化。将磁铁插入线圈,或从线圈抽出时,线圈中将产生感应电流,而感应电流产生的磁通总是阻碍线圈中原磁通的变化。