電磁感應（Electromagnetic induction）現象是指放在變化磁通量中的導體，會產生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一迴路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流（感生電流）麥可·法拉第是一般被認定為於1831年發現了電磁感應的人，雖然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能對此有所預見。
電磁感應是指因為磁通量變化產生感應電動勢的現象。電磁感應現象的發現，是電磁學領域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內在聯繫，而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎，為人類獲取巨大而廉價的電能開闢了道路，在實用上有重大意義。電磁感應現象的發現，標誌著一場重大的工業和技術革命的到來。事實證明，電磁感應在電工、電子技術、電氣化、自動化方面的廣泛套用對推動社會生產力和科學技術的發展發揮了重要的作用。
若閉合電路為一個n匝的線圈，則瞬時電動勢又可表示為：ε =n*ΔΦ/Δt（Δt→0）。式中n為線圈匝數，ΔΦ為磁通量變化量，單位Wb（韋伯） ，Δt為發生變化所用時間，單位為s（秒）。ε 為產生的感應電動勢，單位為V（伏特，簡稱伏）。電磁感應俗稱磁生電，多套用於發電機。
基本介紹
- 中文名：電磁感應
- 外文名：electromagnetic induction
- 別稱：法拉第原理
- 提出者：麥可·法拉第
- 提出時間：1831年
- 套用學科：物理學
- 適用領域範圍：電磁物理學
基本概念,磁通量,現象,能量的轉化,感應電動勢,相關知識,計算公式,定律,發現,描述,條件,重要實驗,科技套用,動圈式話筒,磁帶錄音機,汽車車速表,熔鍊金屬,電動機,變壓器,重要意義,
基本概念
1831年，一位叫麥可.法拉第的科學家發現了磁與電之間的相互聯繫和轉化關係。只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就會產生感應電流。這種利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應（Electromagnetic induction），產生的電流叫做感應電流。
電磁感應現象的產生條件有兩點（缺一不可）。
l 閉合電路。
l 穿過閉合電路的磁通量發生變化。
讓磁通量發生變化的方法有兩種，如圖1所示。一種方法是讓閉合電路中的導體在磁場中做切割磁感線的運動；另一種方法是讓磁場在導體內運動。
圖1 產生磁通量的方法
磁通量
電磁感應(2)定義式：Φ=BS
當平面與磁場方向不垂直時：
Φ=BS⊥=BScosθ（θ為兩個平面的二面角）
(3)物理意義
垂直穿過某個面的磁感線條數表示穿過這個面的磁通量。
1Wb=1T·1m2=1V·s。
（5）標量性：磁通量是標量，但是有正負之分，
現象
(1)電磁感應現象：閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動，電路中產生感應電流。
電磁灶是套用電磁感應圖片(3)產生電磁感應現象的條件：
①兩種不同表述
a．閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動
b．穿過閉合電路的磁場發生變化
②兩種表述的比較和統一
a．兩種情況產生感應電流的根本原因不同
b．兩種表述的統一
兩種表述可統一為穿過閉合電路的磁通量發生變化。
③產生電磁感應現象的條件
不論用什麼方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有電流產生。
條件：a．閉合電路；b．一部分導體 ； c．做切割磁感線運動
能量的轉化
能的轉化守恆定律是自然界普遍規律，同樣也適用於電磁感應現象。
感應電動勢
(3)物理意義：感應電動勢是反映電磁感應現象本質的物理量。(4)方向規定：內電路中的感應電流方向，為感應電動勢方向。
電磁感應式
電磁感應式相關知識
電磁感應部分涉及三個方面的知識：
電磁感應式
電磁感應燈楞次定律表述為：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。即要想獲得感應電流(電能)必須克服感應電流產生的安培力做功，需外界做功，將其他形式的能轉化為電能。法拉第電磁感應定律是反映外界做功能力的，磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，外界做功的能力也越大。
二是電路及力學知識。主要討論電能在電路中傳輸、分配，並通過用電器轉化成其他形式能的特點規律。在實際套用中常常用到電路的三個規律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學中的牛頓定律、動量定理、動量守恆定律、動能定理和能量守恆定律等概念。
三是右手定則。右手平展，使大拇指與其餘四指垂直，並且都跟手掌在一個平面內。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進入手心（當磁感線為直線時，相當於手心面向N極），大拇指指嚮導線運動方向，則四指所指方向為導線中感應電流的方向。
計算公式
1.[感應電動勢的大小計算公式]
1)E=nΔΦ/Δt（普適公式）{法拉第電磁感應定律，E：感應電動勢(V)，n：感應線圈匝數，ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}。
2)E=BLVsinA(切割磁感線運動) 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)}，一般用於求瞬時感應電動勢，但也可求平均電動勢。
3)Em=nBSω（交流發電機最大的感應電動勢）{Em:感應電動勢峰值}。
手持式電磁感應2.磁通量Φ=BS {Φ：磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)} 計算公式△Φ=Φ1-Φ2 ，△Φ=B△S=BLV△t。
3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向：由負極流向正極}。
4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感係數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大)，ΔI:變化電流，Δt:所用時間，ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}。
定律
發現
1820年H.C.奧斯特發現電流磁效應後，許多物理學家便試圖尋找它的逆效應，提出了磁能否產生電，磁能否對電作用的問題，1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測量地磁強度時，偶然發現金屬對附近磁針的振盪有阻尼作用。1824年，阿喇戈根據這個現象做了銅盤實驗，發現轉動的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉，但磁針的旋轉與銅盤不同步，稍滯後。電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象，但由於沒有直接表現為感應電流，當時未能予以說明。
麥可·法拉第
麥可·法拉第1831年8月，M.法拉第在軟鐵環兩側分別繞兩個線圈 ，其一為閉合迴路，在導線下端附近平行放置一磁針，另一與電池組相連，接開關，形成有電源的閉合迴路。實驗發現，合上開關，磁針偏轉；切斷開關，磁針反向偏轉，這表明在無電池組的線圈中出現了感應電流。法拉第立即意識到，這是一種非恆定的暫態效應。緊接著他做了幾十個實驗，把產生感應電流的情形概括為 5 類 ：變化的電流 ， 變化的磁場，運動的恆定電流，運動的磁鐵，在磁場中運動的導體，並把這些現象正式定名為電磁感應。進而，法拉第發現，在相同條件下不同金屬導體迴路中產生的感應電流與導體的導電能力成正比，他由此認識到，感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢產生的，即使沒有迴路沒有感應電流，感應電動勢依然存在。
1862年，英國物理學家麥克斯韋發表了論文“論物理力線”，引出位移電流的概念，指出變化的電場也能產生磁場。
1864年，麥克斯韋在論文“電磁場的動力學理論”中，運用場論觀點演繹了系統的電磁理論並預見了電磁波的存在。
1873年，麥克斯韋在《電磁學通論》一書中全面地總結了19世紀中葉之前庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等人的系列發現和實驗結果，通過科學的假設和合理的邏輯思維，第一次完整地建立了電場理論體系，將電場理論用簡潔、對稱、完美的數學形式表示出來，後來經赫茲等人整理成為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。
1888年，德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。
法拉第演示電磁感應法拉第電磁感應定律是基於法拉第於1831年所作的實驗。這個效應被約瑟夫·亨利大約同時發現，但法拉第的發表時間較早。
見·麥克斯韋討論電動勢的原著。
描述
因磁通量變化產生感應電動勢的現象，閉合電路的一部份導體在磁場里做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中就會產生電流。這種現象叫電磁感應現象。產生的電流稱為感應電流。這是國中物理課本為便於學生理解所定義的電磁感應現象，不能全面概括電磁感現象：閉合線圈面積不變，改變磁場強度，磁通量也會改變，也會發生電磁感應現象。所以準確的定義如下：因磁通量變化產生感應電動勢的現象。
電磁感應定律
電磁感應定律條件
1.電路是閉合且流通的。
2.穿過閉合電路的磁通量發生變化。
電磁感應
電磁感應3.電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動（切割磁感線運動就是為了保證閉合電路的磁通量發生改變）(只能部分切割，全部切割無效)(如果缺少一個條件，就不會有感應電流產生).。
4.感應電流產生的微觀解釋：電路的一部分在做切割磁感線運動時，相當於電路的一部分內的自由電子在磁場中作不沿磁感線方向的運動，故自由電子會受洛倫茲力的作用在導體內定向移動，若電路的一部分處在閉合迴路中就會形成感應電流，若不是閉合迴路，兩端就會積聚電荷產生感應電動勢。
5.電磁感應現象中之所以強調閉合電路的“一部分導體”，是因為當整個閉合電路切割磁感線時，左右兩邊產生的感應電流方向分別為逆時針和順時針，對於整個電路來講電流抵消了。
重要實驗
在一個空心紙筒上繞上一組和電流計聯接的導體線圈，當磁棒插進線圈的過程中，電流計的指針發生了偏轉，而在磁棒從線圈內抽出的過程中，電流計的指針則發生反方向的偏轉，磁棒插進或抽出線圈的速度越快，電流計偏轉的角度越大.但是當磁棒不動時，電流計的指針不會偏轉。
電磁感應
電磁感應對於線圈來說，運動的磁棒意味著它周圍的磁場發生了變化，從而使線圈感生出電流.法拉第終於實現了他多年的夢想——用磁的運動產生電！奧斯特和法拉第的發現，深刻地揭示了一組極其美妙的物理對稱性：運動的電產生磁，運動的磁產生電。
不僅磁棒與線圈的相對運動可以使線圈出現感應電流，一個線圈中的電流發生了變化，也可以使另一個線圈出現感應電流。
將線圈通過開關k與電源連線起來，在開關k合上或斷開的過程中，線圈2就會出現感應電流. 如果將與線圈1連線的直流電源改成交變電源，即給線圈1提供交變電流，也引起線圈出現感應電流. 這同樣是因為，線圈1的電流變化導致線圈2周圍的磁場發生了變化。
科技套用
動圈式話筒
話筒的工作原理-----電磁感應磁帶錄音機
磁帶錄音機主要由機內話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚聲器、傳動機構等部分組成，是錄音機的錄、放原理示意圖。錄音時，聲音使話筒中產生隨聲音而變化的感應電流——音頻電流，音頻電流經放大電路放大後，進入錄音磁頭的線圈中，在磁頭的縫隙處產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，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生感應電流，感應電流的變化跟記錄下的磁信號相同，所以線圈中產生的是音頻電流，這個電流經放大電路放大後，送到揚聲器，揚聲器把音頻電流還原成聲音。
在錄音機里，錄、放兩種功能是合用一個磁頭完成的，錄音時磁頭與話筒相連；放音時磁頭與揚聲器相連。
汽車車速表
汽車駕駛室內的車速表是指示汽車行駛速度的儀表。它是利用電磁感應原理，使錶盤上指針的擺角與汽車的行駛速度成正比。車速表主要由驅動軸、磁鐵、速度盤，彈簧遊絲、指針軸、指針組成。其中永久磁鐵與驅動軸相連。在表殼上裝有刻度為公里/小時的錶盤。
汽車車速表------電磁感應
汽車車速表------電磁感應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目越多。當驅動軸帶動永久磁鐵轉動時，則通過速度盤上各部分的磁感線將依次變化，順著磁鐵轉動的前方，磁感線的數目逐漸增加，而後方則逐漸減少。由法拉第電磁感應原理知道，通過導體的磁感線數目發生變化時，在導體內部會產生感應電流。又由楞次定律知道，感應電流也要產生磁場，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，順著磁鐵轉動的前方，感應電流產生的磁感線與磁鐵產生的磁感線方向相反，因此它們之間互相排斥；反之後方感應電流產生的磁感線方向與磁鐵產生的磁感線方向相同，因此它們之間相互吸引。由於這種吸引作用，速度盤被磁鐵帶著轉動，同時軸及指針也隨之一起轉動。
為了使指針能根據不同車速停留在不同位置上，在指針軸上裝有彈簧遊絲，遊絲的另一端固定在鐵殼的架上。當速度盤轉過一定角度時，遊絲被扭轉產生相反的力矩，當它與永久磁鐵帶動速度盤的力矩相等時，則速度盤停留在那個位置而處於平衡狀態。這時，指針軸上的指針便指示出相應的車速數值。
永久磁鐵轉動的速度和汽車行駛速度成正比。當汽車行駛速度增大時，在速度盤中感應的電流及相應的帶動速度盤轉動的力矩將按比例地增加，使指針轉過更大的角度，因此車速不同指針指出的車速值也相應不同。當汽車停止行駛時，磁鐵停轉，彈簧遊絲使指針軸復位，從而使指針指在“0”處。
熔鍊金屬
利用渦流加熱和熔鍊金屬------電磁感應無心式感應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生很強的渦流，從而產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，能避免有害雜質混入被冶煉的金屬中，適於冶煉特種合金和特種鋼。
感應加熱法也廣泛用於鋼件的熱處理，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，表面層在幾秒鐘內就可上升到淬火需要的高溫，顏色通紅，而其內部溫度升高很少，然後用水或其他淬火劑迅速冷卻就可以了，其他的熱處理工藝，可根據需要的加熱深度選用中頻或工頻等。
電動機
發電機可以“反過來”運作，成為電動機。例如，用法拉第碟片這例子，設一直流電流由電壓驅動，通過導電軸臂。然後由洛倫茲力定律可知，行進中的電荷受到磁場B的力，而這股力會按佛來明左手定則訂下的方向來轉動碟片。在沒有不可逆效應（如摩擦或焦耳熱）的情況下，碟片的轉動速率必需使得dΦB/dt等於驅動電流的電壓。
變壓器
法拉第定律所預測的電動勢，同時也是變壓器的運作原理。當線圈中的電流轉變時，轉變中的電流生成一轉變中的磁場。在磁場作用範圍中的第二條電線，會感受到磁場的轉變，於是自身的耦合磁通量也會轉變（dΦB/dt）。因此，第二個線圈內會有電動勢，這電動勢被稱為感應電動勢或變壓器電動勢。如果線圈的兩端是連線著一個電負載的話，電流就會流動。
