第二章 电磁感应一、电磁感应现象

在奥斯特发现电流的磁效应以后，人们自然想到：既然电流能够产生磁场， 反过来磁场是不是也能产生电流呢？最容易产生的设想是把导线绕在磁铁上，导线两端接上电流表，构成一个闭合电路，看看能不能产生电流．法拉第就是这样开始来研究的，结果发现电流表的指针并不偏转．换用强的电磁铁，或者换用更灵敏的电流表，结果还是一样，没有电流．怎样才能获得电流呢？下面用实验来研究这个问题．

实验一如图 2-1 所示，如果让导体 AB 在磁场中向左或向右运动，电流表的指针就发生偏转，表明电路中有了电流．导体 AB 停下来，电流也就消失了．这就是说，闭合电路的一部分导体相对于磁场运动时，电路中就有电流产生．但是， 如果让导体 AB 在磁场中向上或向下运动，电路中却不产生电流．怎样分析上述现象呢？我们知道，磁场可以用磁力线形象地表示出来．有了磁力线的概念，就容易分析上述现象了．导体 AB 向左或向右运动时切割磁力线，向上或向下运动时不切割磁力线．可见，闭合电路的一部分导体做切割磁力线的运动时，电路中才有电流产生．

在这个实验中，导体 AB 运动，如果导体不动，让磁场运动，会不会在电路中产生电流呢？让我们做下面的实验．实验二如图 2-2 所示，把一个磁铁插入螺线管，或者从螺线管里拿出来，可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针发生偏转，表明螺线管电路中有了电流．如果保持磁铁在螺线管中不动，或者让二者以同一速度运动，即保持相对静止，螺线管中就没有电流了．在这个实验中，磁铁相对于螺线管运动时，螺线管的导线切割磁力线．可见，不论是导体运动，还是磁场运动，只要闭合电路的一部分导体切割磁力线，电路中就有电流产生．

闭合电路的一部分导体切割磁力线时，穿过闭合电路的磁力线条数发生变化．由此提示我们：如果导体和磁场不发生相对运动，而让穿过闭合电路的磁场发生变化，会不会在电路中产生电流呢？为了研究这个问题，我们做下面的实验．实验三如图 2-3 所示，把螺线管 B 套在螺线管 A 的外面，合上电键给螺线管A 通电时，电流表的指针发生偏转，螺线管 B 中有了电流．当螺线管 A 中的电流达到稳定时，螺线管 B 中的电流消失．打开电键使螺线管 A 断电时，螺线管 B 中也有电流产生．如果用变阻器来改变电路中的电阻，使螺线管 A 中的电流强度发生变化，螺线管 B 中也有电流产生．在这个实验中，螺线管 B 处在螺线管 A 的磁场中，当 A 通电和断电时，或者使 A 中的电流强度发生变化时，A 的磁场随着发生变化．因此，这个实验表明：在导体和磁场不发生相对运动的情况下，只要闭合电路中的磁场发生变化，因而穿过闭合电路的磁力线条数发生变化，闭合电路中就有电流产生．

结论不论是闭合电路的一部分导体做切割磁力线的运动，还是闭合电路中的磁场发生变化，穿过闭合电路的磁力线条数都发生变化，这时闭合电路中就有电流产生．我们在前一章学过磁通量的概念，磁通量表示的就是穿过某个面的磁力线条数．这样，利用磁通量的概念，我们就可以总结出如下的结论：

不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生．这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感生电

流．

电磁感应现象是法拉第经过十多年的实验研究，在 1831 年发现的．这一重大发现进一步揭示了电和磁的密切联系，为后来麦克斯韦建立完整的电磁理论奠定了基础．根据这一发现后来发明了发电机、变压器等电器设备，开辟了电能在生产和生活中广泛应用的途径．