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應(yīng)電動勢或感生電動勢,若將此導(dǎo)體閉合成一回路,則該電動勢會驅(qū)使電子流動,形成感應(yīng)電流（感生電流）邁克爾·法拉第是一般被認(rèn)定為于1831年發(fā)現(xiàn)了感應(yīng)現(xiàn)象的人,雖然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能對此有所預(yù)見。

電磁感應(yīng)是指因?yàn)榇磐�量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),乃是電磁學(xué)領(lǐng)域中最偉大的成就之一。

它不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系,而且為電與磁之間的相互轉(zhuǎn)化奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),為人類獲取巨大而廉價(jià)的電能開辟了道路,在實(shí)用上有重大意義。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),標(biāo)志著一場重大的工業(yè)和技術(shù)革命的到來。事實(shí)證明,電磁感應(yīng)在電工、電子技術(shù)、電氣化、自動化方面的廣泛應(yīng)用對推動社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

若閉合電路為一個(gè)n匝的線圈,則又可表示為：式中n為線圈匝數(shù),ΔΦ為磁通量變化量,單位Wb（韋伯） ,Δt為發(fā)生變化所用時(shí)間,單位為s.ε 為產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,單位為V（伏特,簡稱伏）。

電磁感應(yīng)俗稱磁生電,多應(yīng)用于發(fā)電機(jī)。

設(shè)在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)與磁場方向垂直的平面,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,平面的面積為S。

1、定義：在勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)B與垂直磁場方向的面積S的乘積,叫做穿過這

個(gè)面的磁通量。

2、公式：Φ=BS

當(dāng)平面與磁場方向不垂直時(shí)：

Φ=BS⊥=BSsinθ（θ為兩個(gè)平面的二面角）

3、物理意義

穿過某個(gè)面的磁感線條數(shù)表示穿過這個(gè)面的磁通量。

4、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。

現(xiàn)象

1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動。

2、感應(yīng)電流：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流。

3、產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件：

①兩種不同表述

a．閉合電路中的一部分導(dǎo)體與磁場發(fā)生相對運(yùn)動

b．穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化

②兩種表述的比較和統(tǒng)一

a．兩種情況產(chǎn)生感應(yīng)電流的根本原因不同

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

穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化時(shí),根據(jù)電磁場理論,變化的磁場周圍產(chǎn)生電場,電場使導(dǎo)體中的自由電子定向移動形成電流,這種情況產(chǎn)生的電流有時(shí)稱為感生電流。

b．兩種表述的統(tǒng)一

兩種表述可統(tǒng)一為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

③產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件

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

條件：a．閉合電路；b．一部分導(dǎo)體 ； c．做切割磁感線運(yùn)動

能量轉(zhuǎn)化

能的轉(zhuǎn)化守恒定律是自然界普遍規(guī)律,同樣也適用于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

感應(yīng)電動勢

1、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢,叫做感應(yīng)電動勢。方向是由低電勢指向高電勢。

2、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件：穿過回路的磁通量發(fā)生變化。

3、物理意義：感應(yīng)電動勢是反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象本質(zhì)的物理量。

4、方向規(guī)定：內(nèi)電路中的感應(yīng)電流方向,為感應(yīng)電動勢方向。

5、反電動勢：在電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí),線圈中也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這個(gè)感應(yīng)電動勢總要削弱電源電動勢的的作用,這個(gè)電動勢稱為反電動勢。

這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。

回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化,因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵,由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看,磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個(gè)量的變化,或三個(gè)量的同時(shí)變化引起。

下列各圖中,回路中的磁通量是怎么的變化,我們把回路中磁場方向定為磁通量方向（只是為了敘述方便）,則各圖中磁通量在原方向是增強(qiáng)還是減弱。

1、圖：由彈簧或?qū)Ь�組成回路,在勻強(qiáng)磁場B中,先把它撐開,而后放手,到恢復(fù)原狀的過程中。

2、圖：裸銅線在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動過程中。

3、圖：條形磁鐵插入線圈的過程中。

4、圖：閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過程中。

5、圖：同一平面內(nèi)的兩個(gè)金屬環(huán)A、B,B中通入電流,電流強(qiáng)度I在逐漸減小的過程中。

6、圖：同一平面內(nèi)的A、B回路,在接通K的瞬時(shí)。

7、圖：同一鐵芯上兩個(gè)線圈,在滑動變阻器的滑鍵P向右滑動過程中。

8、圖：水平放置的條形磁鐵旁有一閉合的水平放置線框從上向下落的過程中。

二、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動時(shí),可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流,這是初中學(xué)過的,其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。

三、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí),線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分,或者線圈是閉合的,就產(chǎn)生感應(yīng)電流。從本質(zhì)上講,上述兩種說法是一致的,所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

即磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場磁通量變化。

2、當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時(shí),用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。

楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。

楞次定律是判斷感應(yīng)電動勢方向的定律,但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的。按照這個(gè)定律,感應(yīng)電流只能采取這樣一個(gè)方向,在這個(gè)方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場一定是阻礙引起這個(gè)感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量的變化。我們把“引起感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡單表達(dá)為：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場（或磁通）與原磁通方向相反,阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁通方向相同,阻礙它的減少。從這里可以看出,正確理解感應(yīng)電流的磁場和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵。要注意理解“阻礙”和“變化”這四個(gè)字,不能把“阻礙”理解為“阻止”,原磁通如果增加,感應(yīng)電流的磁場只能阻礙它的增加,而不能阻止它的增加,而原磁通還是要增加的。更不能感應(yīng)電流的“磁場”阻礙“原磁通”,尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場和原磁道方向相反。正確的理解應(yīng)該是：通過感應(yīng)電流的磁場方向和原磁通的方向的相同或相反,來達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。楞次定律所反映提這樣一個(gè)物理過程：原磁通變化時(shí)（原變）,產(chǎn)生感應(yīng)電流（I感）,這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題；感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場（感）,這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且I感的方向就決定了感的方向（用安培右手螺旋定則判定）；感阻礙原的變化——這正是楞次定律所解決的問題。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程,可以用圖表理順如下：

楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙,閉合電路就會努力實(shí)現(xiàn)這種過程：

①阻礙原磁通的變化（原始表速）；

②阻礙相對運(yùn)動,可理解為“來拒去留”,具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動,則它會以它的運(yùn)動來阻礙穿過路的磁通的變化；若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動回路發(fā)生相對運(yùn)動,而回路的面積又不可變,則回路得以它的運(yùn)動來阻礙磁體與回路的相對運(yùn)動,而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動；

③使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢；

④阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。

利用上述規(guī)律分析問題可獨(dú)辟蹊徑,達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。如圖1所示,在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán),拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入,判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動。若按常規(guī)方法,應(yīng)先由楞次定律 判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向,再由安培定則確定環(huán)形電流對應(yīng)的磁極,由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中,環(huán)內(nèi)磁通量增加,環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加,由磁通量減小的方向運(yùn)動。因此環(huán)將向右擺動。顯然,用第二種方法判斷更簡捷。

應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟：

①查明原磁場的方向及磁通量的變化情況；

②根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向；

③由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。

3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時(shí),用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。

運(yùn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例,所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是不少情況下,不如用右手定則判定的方便簡單。反過來,用楞次定律能判定的,并不是用右手定則都能判定出來。如圖2所示,閉合圖形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強(qiáng),因?yàn)榭床坏角懈?用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向,而用楞次定律就很容易判定。

要注意左手定則與右手定則應(yīng)用的區(qū)別,兩個(gè)定則的應(yīng)用可簡單總結(jié)為：“因電而動”用左手,“因動而電”用右手,因果關(guān)系不可混淆。

①E=nΔΦ/Δt（普適公式）{法拉第電磁感應(yīng)定律,E：感應(yīng)電動勢(V),n：感應(yīng)線圈匝數(shù),ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}。

②E=BLVsinA(切割磁感線運(yùn)動) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L:有效長度(m)}

③Em=nBSω（交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動勢）{Em:感應(yīng)電動勢峰值}。

④E=B(L^2)ω/2（導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割）{ω：角速度(rad/s),V:速度(m/s),(L^2)指的是L的平方}。

2、磁通量Φ=BS {Φ：磁通量(Wb),B:勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度(T),S:正對面積(m²)} 計(jì)算公式△Φ=Φ1-Φ2 ,△Φ=B△S=BLV△t。

3、感應(yīng)電動勢的正負(fù)極可利用感應(yīng)電流方向判定{電源內(nèi)部的電流方向：由負(fù)極流向正極}。

4、自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(shù)(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時(shí)要大),ΔI:變化電流,?t:所用時(shí)間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}。

特別注意 Φ, △Φ ,△Φ/△t無必然聯(lián)系,E與電阻無關(guān) E=n△Φ/△t 。 電動勢的單位是伏V ,磁通量的單位是韋伯Wb ,時(shí)間單位是秒s。

一是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。電磁感應(yīng)研究的是其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的特點(diǎn)

和規(guī)律,其核心是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。

楞次定律表述為：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。即要想獲得感應(yīng)電流(電能)必須克服感應(yīng)電流產(chǎn)生的安培力做功,需外界做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。法拉第電磁感應(yīng)定律是反映外界做功能力的,磁通量的變化率越大,感應(yīng)電動勢越大,外界做功的能力也越大。

二是電路及力學(xué)知識。主要討論電能在電路中傳輸、分配,并通過用電器轉(zhuǎn)化成其他形式能的特點(diǎn)規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中常常用到電路的三個(gè)規(guī)律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學(xué)中的牛頓定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理和能量守恒定律等概念。

三是右手定則。右手平展,使大拇指與其余四指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場中,若磁力線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時(shí),相當(dāng)于手心面向N極）,大拇指指向?qū)Ь�運(yùn)動方向,則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。

電磁學(xué)中,右手定則判斷的主要是與力無關(guān)的方向。為了方便記憶,并與左手定則區(qū)分,可以記憶成：左力右電（即左手定則判斷力的方向,右手定則判斷電流的方向）。

感應(yīng)電動勢的正負(fù)極可利用感應(yīng)電流方向判定{電源內(nèi)部的電流方向：由負(fù)極流向正極}

計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),而在磁棒從線圈內(nèi)抽出的過程中,電流計(jì)的指針則發(fā)生反方向的偏轉(zhuǎn),磁棒插進(jìn)或抽出線圈的速度越快,電流計(jì)偏轉(zhuǎn)的角度越大.但是當(dāng)磁棒不動時(shí),電流計(jì)的指針不會偏轉(zhuǎn)。

對于線圈來說,運(yùn)動的磁棒意味著它周圍的磁場發(fā)生了變化,從而使線圈感生出電流.法拉第終于實(shí)現(xiàn)了他多年的夢想——用磁的運(yùn)動產(chǎn)生電！ 奧斯特和法拉第的發(fā)現(xiàn),深刻地揭示了一組極其美妙的物理對稱性：運(yùn)動的電產(chǎn)生磁,運(yùn)動的磁產(chǎn)生電。

不僅磁棒與線圈的相對運(yùn)動可以使線圈出現(xiàn)感應(yīng)電流,一個(gè)線圈中的電流發(fā)生了變化,也可以使另一個(gè)線圈出現(xiàn)感應(yīng)電流。

將線圈通過開關(guān)k與電源連接起來,在開關(guān)k合上或斷開的過程中,線圈2就會出現(xiàn)感應(yīng)電流. 如果將與線圈1連接的直流電源改成交變電源,即給線圈1提供交變電流,也引起線圈出現(xiàn)感應(yīng)電流. 這同樣是因?yàn)?線圈1的電流變化導(dǎo)致線圈2周圍的磁場發(fā)生了變化。

因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象,閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線的運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流,這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動,導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。這是初中物理課本為便于學(xué)生理解所定義的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,不能全面概括電磁感現(xiàn)象：閉合線圈面積不變,改變磁場強(qiáng)度,磁通量也會改變,也會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所以準(zhǔn)確的定義如下： 因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。

法拉第定律

有些物理學(xué)家注意到法拉第定律是一條描述兩種現(xiàn)象的方程式：由磁力在移動中的電線中產(chǎn)生的運(yùn)動電動勢,及由磁場轉(zhuǎn)變而成的電力所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。就像理查德·費(fèi)曼指出的那樣：

所以“通量定則”,指出電路中電動勢等于通過電路的磁通量變化率的,同樣適用于通量不變化的時(shí)候,這是因?yàn)閳鲇凶兓?或是因?yàn)殡娐芬苿樱ɑ騼烧呓允牵�……但是在我們對定則的解釋里,我們用了兩個(gè)屬于完全不同個(gè)案的定律：“電路運(yùn)動”的和“場變化”的。

我們不知道在物理學(xué)上還有其他地方,可以用到一條如此簡單且準(zhǔn)確的通用原理,來明白及分析兩個(gè)不同的現(xiàn)象。

– 理查德·P·費(fèi)曼《費(fèi)曼物理學(xué)講義》

格里夫斯的書中也有類似陳述。

1、電路是閉合且通的。

2、穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

3、電路的一部分在磁場中做切割磁感線運(yùn)動（切割磁感線運(yùn)動就是為了保證閉合電路的磁通量發(fā)生改變）(如果缺少一個(gè)條件,就不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生).。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中之所以強(qiáng)調(diào)閉合電路的“一部分導(dǎo)體”,是因?yàn)楫?dāng)整個(gè)閉合電路切割磁感線時(shí),左右兩邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向分別為逆時(shí)針和順時(shí)針,對于整個(gè)電路來講電流抵消了。

電磁感應(yīng)中的能量關(guān)系。

電磁感應(yīng)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程,例如可以將重力勢能,動能等轉(zhuǎn)化為電能,熱能等。

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(kuò)音器和揚(yáng)聲器三部分。話筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。圖2是動圈式話筒構(gòu)造原理圖,它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的,當(dāng)聲波使金屬膜片振動時(shí),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(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號）,感應(yīng)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(gè)信號電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器,從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。

磁帶錄音機(jī)

磁帶錄音機(jī)主要由機(jī)內(nèi)話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚(yáng)聲器、傳動機(jī)構(gòu)等部分組成,是錄音機(jī)的錄、放原理示意圖。錄音時(shí),聲音使話筒中產(chǎn)生隨聲音而變化的感應(yīng)電流——音頻電流,音頻電流經(jīng)放大電路放大后,進(jìn)入錄音磁頭的線圈中,在磁頭的縫隙處產(chǎn)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(shí),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(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的變化跟記錄下的磁信號相同,所以線圈中產(chǎn)生的是音頻電流,這個(gè)電流經(jīng)放大電路放大后,送到揚(yáng)聲器,揚(yáng)聲器把音頻電流還原成聲音。

在錄音機(jī)里,錄、放兩種功能是合用一個(gè)磁頭完成的,錄音時(shí)磁頭與話筒相連；放音時(shí)磁頭與揚(yáng)聲器相連。

汽車車速表

汽車駕駛室內(nèi)的車速表是指示汽車行駛速度的儀表。它是利用電磁感應(yīng)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(qū)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(qū)動軸相連。在表殼上裝有刻度為公里/小時(shí)的表盤。

永久磁鐵的磁感線方向如圖1所示。其中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(shù)目越多。當(dāng)驅(qū)動軸帶動永久磁鐵轉(zhuǎn)動時(shí),則通過速度盤上各部分的磁感線將依次變化,順著磁鐵轉(zhuǎn)動的前方,磁感線的數(shù)目逐漸增加,而后方則逐漸減少。由法拉第電磁感應(yīng)原理知道,通過導(dǎo)體的磁感線數(shù)目發(fā)生變化時(shí),在導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流。又由楞次定律知道,感應(yīng)電流也要產(chǎn)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(zhuǎn)動的前方,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線與磁鐵產(chǎn)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(yīng)電流產(chǎn)生的磁感線方向與磁鐵產(chǎn)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(zhuǎn)動,同時(shí)軸及指針也隨之一起轉(zhuǎn)動。

為了使指針能根據(jù)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(dāng)速度盤轉(zhuǎn)過一定角度時(shí),游絲被扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生相反的力矩,當(dāng)它與永久磁鐵帶動速度盤的力矩相等時(shí),則速度盤停留在那個(gè)位置而處于平衡狀態(tài)。這時(shí),指針軸上的指針便指示出相應(yīng)的車速數(shù)值。

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

熔煉金屬

交流的磁場在金屬內(nèi)感應(yīng)的渦流能產(chǎn)生熱效應(yīng),這種加熱方法與用燃料加熱相比有很多優(yōu)點(diǎn),除課本所述外還有：加熱效率高,達(dá)到50～90%；加熱速度快；用不同頻率的交流可得到不同的加熱深度,這是因?yàn)闇u流在金屬內(nèi)不是均勻分布的,越靠近金屬表面層電流越強(qiáng),頻率越高這種現(xiàn)象越

顯著,稱為“趨膚效應(yīng)”。工業(yè)上把感應(yīng)加熱依頻率分為四種：工頻（50赫）；中頻（0.5～8千赫）；超音頻（20～60千赫）；高頻（60～600千赫）。工頻交流直接由配電變壓器提供；中頻交變電流由三相電動機(jī)帶動中頻發(fā)電機(jī)或用可控硅逆變器產(chǎn)生；超音頻和高頻交流由大功率電子管振蕩器產(chǎn)生。

無心式感應(yīng)熔爐的用途是熔煉鑄鐵、鋼、合金鋼和銅、鋁等有色金屬。所用交流的頻率要隨坩鍋能容納的金屬質(zhì)量多少來選擇,以取得最好的效果。例如：5千克的用20千赫,100千克的用2.5千赫,5噸的用1千赫以至50千赫。

冶煉鍋內(nèi)裝入被冶煉的金屬,讓高頻交變電流通過線圈,被冶煉的金屬中就產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流,從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化這種冶煉方法速度快,溫度容易控制,能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中,適于冶煉特種合金和特種鋼。

感應(yīng)加熱法也廣泛用于鋼件的熱處理,如淬火、回火、表面滲碳等,例如齒輪、軸等只需要將表面淬火提高硬度、增加耐磨性,可以把它放入通有高頻交流的空心線圈中,表面層在幾秒鐘內(nèi)就可上升到淬火需要的高溫,顏色通紅,而其內(nèi)部溫度升高很少,然后用水或其他淬火劑迅速冷卻就可以了,其他的熱處理工藝,可根據(jù)需要的加熱深度選用中頻或工頻等。

法拉第電磁感應(yīng)定律是基于法拉第于1831年所作的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)效應(yīng)被約瑟·亨利于大約同時(shí)發(fā)現(xiàn),但法拉第的發(fā)表時(shí)間較早。

見麥克斯韋討論電動勢的原著。

于1834年由波羅的海德國科學(xué)家海因里希·楞次發(fā)現(xiàn)的楞次定律,提供了感應(yīng)電動勢的方向,及生成感應(yīng)電動勢的電流方向。

法拉第根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)出了如下定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。

感應(yīng)電動勢用ε表示,即ε=nΔΦ/Δt這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一,它揭示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系。法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義在于,一方面,依據(jù)電磁感應(yīng)的原理,人們制造出了發(fā)電機(jī),電能的大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送成為可能；另一方面,電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁測量等方面都有廣泛的應(yīng)用。人類社會從此邁進(jìn)了電氣化時(shí)代。

1820年H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后,許多物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng),

提出了磁能否產(chǎn)生電,磁能否對電作用的問題,1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測量地磁強(qiáng)度時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年,阿喇戈根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象做了銅盤實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉(zhuǎn),但磁針的旋轉(zhuǎn)與銅盤不同步,稍滯后。電磁阻尼和電磁驅(qū)動是最早發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,但由于沒有直接表現(xiàn)為感應(yīng)電流,當(dāng)時(shí)未能予以說明。

1831年8月,M.法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞兩個(gè)線圈 ,其一為閉合回路,在導(dǎo)線下端附近平行放置一磁針,另一與電池組相連,接開關(guān),形成有電源的閉合回路。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),合上開關(guān),磁針偏轉(zhuǎn)；切斷開關(guān),磁針反向偏轉(zhuǎn),這表明在無電池組的線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流。法拉第立即意識到,這是一種非恒定的暫態(tài)效應(yīng)。緊接著他做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn),把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形概括為 5 類 ：變化的電流 , 變化的磁場,運(yùn)動的恒定電流,運(yùn)動的磁鐵,在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體,并把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)。進(jìn)而,法拉第發(fā)現(xiàn),在相同條件下不同金屬導(dǎo)體回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成正比,他由此認(rèn)識到,感應(yīng)電流是由與導(dǎo)體性質(zhì)無關(guān)的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的,即使沒有回路沒有感應(yīng)電流,感應(yīng)電動勢依然存在。

后來,給出了確定感應(yīng)電流方向的楞次定律以及描述電磁感應(yīng)定量規(guī)律的法拉第電磁感應(yīng)定律。并按產(chǎn)生原因的不同,把感應(yīng)電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種,前者起源于洛倫茲力,后者起源于變化磁場產(chǎn)生的有旋電場。

變壓器

法拉第定律所預(yù)測的電動勢,同時(shí)也是變壓器的運(yùn)作原理。當(dāng)線圈中的電流轉(zhuǎn)變時(shí),轉(zhuǎn)變中的電流生成一轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變,于是自身的耦合磁通量也會轉(zhuǎn)變（dΦB/dt）。因此,第二個(gè)線圈內(nèi)會有電動勢,這電動勢被稱為感應(yīng)電動勢或變壓器電動勢。如果線圈的兩端是連接著一個(gè)電負(fù)載的話,電流就會流動。

電動機(jī)

發(fā)電機(jī)可以“反過來”運(yùn)作,成為電動機(jī)。例如,用法拉第碟片這例子,設(shè)一直流電流由電壓驅(qū)動,通過導(dǎo)電軸臂。然后由洛倫茲力定律可知,行進(jìn)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(zhuǎn)動碟片。在沒有不可逆效應(yīng)（如摩擦或焦耳熱）的情況下,碟片的轉(zhuǎn)動速率必需使得dΦB/dt等于驅(qū)動電流的電壓。