实验 15．6

〔目的〕研究感应电动势的大小跟哪些因素有关。

〔器材〕J2459 型示波器（或 0～15V 电压表），0～3A 电流表，电源， 0～10Ω滑线变阻器，电磁感应实验装置，导线若干根。

〔步骤〕

1. 将线框 S 与通电螺线管分别置于图 15-17 的 R 处，将线框中的一组线圈抽头与电压表（或示波器，下同）的正、负接线柱分别用导线连接在实验装置的正、负接线柱上，让一根螺线管的接线端（即 a 与 a′b 或 b′ 与 a′b）与电源、变阻器及电流表按图 15-17 中的连接方法接成通路，调节变阻器，使螺线管中的电流为 1A 左右。

2. 扳动操纵杆，使通电螺线管进入线框中，读出电压表上的示数，并记入实验表格中。

3. 调整线框 S 与滑块 Q 的位置至 2R 或 3R 处，重复步骤 2，分别读出电压表的示数并记入实验表格中。

4. 把线框 S 与滑块 Q 均固定在 R 位置，让两根螺线管通电（即电路中的导线与 ab′相连），调节电源电压和滑线变阻器，使螺线管中的电流仍和步骤 1 中的电流值相同，以步骤 2 中的速度扳动操纵杆，使通电螺线管进入线框中，读出电压表上的示数并记入实验表格中。

5. 将线框的两组线圈串联后接入电路（即将 cd′端接到正、负接线柱上），重复步骤 2，读出电压表上的示数并记入实验表格中。

在做本实验时应注意两点：

1. 每次做实验，应及时控制复位开关，使电压表及时回零。

2. 复位开关拨在一侧时，能显示感应电动势的瞬时值，而拨在另一侧时，指针停留在感应电动势的最大值处。实验中可根据需要加以选用。

〔记录〕

通电螺线管的电流 A。

通电螺线管穿入线圈的速度反映了磁通量变化时间△t 的长短；穿入线圈的通电螺线管数反映了穿过电路磁通量变化量△Φ的大小，线圈的多少反映了磁通量变化量△Φ的倍数。

〔结果〕

1. 磁通量的变化量△Φ一定时，感应电动势 E 跟穿过电路的磁通量变化时间△t 成 比。

2. 穿过电路的磁通量变化的时间△t 一定时，感应电动势 E 跟磁通量的变化量△Φ成 比。

精确的实验结果表明，电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量变化率△Φ/△t 成正比。即

E = k △Φ 。

△t

这个规律是英国物理学家法拉第首先发现的，因而叫做法拉第电磁感应定律。

上式中的 k 是比例常数，在国际单位制中，磁通量变化率的单位是韦/ 秒(Wb/S)，感应电动势的单位是伏(V)，由于

1Wb／s＝1T·m²

Nm²

／s＝1 Ams ＝1J／C = 1V，因而k＝1。

法拉第电磁感应定律所考虑的是单匝线圈的情况，但在实际工作中， 为了获得较大的感应电动势，都采用多匝线圈。若线圈的匝数为 n，整个线圈中的感应电动势就等于单匝线圈的 n 倍，即

E = n △Φ 。

△t

这一点，通过上述实验也可得到证实。

感应电动势的有无与电路中磁通量是否变化有关；感应电动势的大小则决定于磁通量的变化率；而感应电流的大小，不仅与感应电动势有关， 还与电路的电阻有关。