[科普中國]-磁生電

磁生電是英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。原理是閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，在導(dǎo)體上就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。發(fā)電機便是依據(jù)此原理制成。

發(fā)現(xiàn)過程1820年10月1日，電學(xué)大師法拉第發(fā)現(xiàn)了磁能夠生電。他找來兩根長約62米的銅導(dǎo)線和一根粗長木棍,分另把兩根銅導(dǎo)線纏繞在木棍上，銅導(dǎo)線的兩端分別與電流計電源相聯(lián)。然后他把電源開關(guān)合上，這時，他似乎感到電流計指針跳動了一下，然后指又回到0點，難道在開關(guān)合的瞬時產(chǎn)生了感應(yīng)電流？法拉第把開關(guān)拉掉，準備重復(fù)合后再看一次，當開關(guān)剛拉開時，他又看到指針跳蕩了一下，然后回到0點。他反復(fù)把開關(guān)拉開、合上，都發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果。

根據(jù)這個實驗，法拉第總結(jié)出電磁感應(yīng)的規(guī)律：當穿過感應(yīng)回路中的磁通量發(fā)生變化時，回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流方向總是阻礙回路中磁通量的變化，大小與單位時間內(nèi)的磁通量變化成正比。1

負電荷，在金屬內(nèi)的電子流動方向與常規(guī)電流的方向相反。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁生電是法拉第發(fā)現(xiàn)的。原理：閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，在導(dǎo)體上就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。2

導(dǎo)體的兩端接在電流表的兩個接線柱上，組成閉合電路，當導(dǎo)體在磁場中向左或向右運動，切割磁力線時，電流表的指針就發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明電路中產(chǎn)生了電流．這樣產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。我們知道，穿過某一面積的磁力線條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量。當導(dǎo)體向左或向右做切割磁力線的運動時，閉合電路所包圍的面積發(fā)生變化，因而穿過這個面積的磁通量也發(fā)生了變化。導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，可以歸結(jié)為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化?？梢?，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。感應(yīng)電流的方向：導(dǎo)體向左或向右運動時，電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向不同，這表明感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運動的方向有關(guān)系。如果保持導(dǎo)體運動的方向不變，而把兩個磁極對調(diào)過來，即改變磁力線的方向，可以看到，感應(yīng)電流的方向也改變?？梢?，感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運動的方向和磁力線的方向都有關(guān)系．感應(yīng)電流的方向可以用右手定則來判定：伸開右手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把右手放入磁場中，讓磁力線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運動的方向，那么其余四個手指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

感應(yīng)電流的產(chǎn)生感應(yīng)電流究竟是如何產(chǎn)生的呢？設(shè)均勻磁場的磁力線向下垂直于紙面，導(dǎo)體平放在紙面上，方向正南正北，移動方向為西方。（用右手定則判感應(yīng)電流方向為南方）。當導(dǎo)體向西移動時，可視為導(dǎo)體中的電荷也向西移動，而電荷在磁場中所受作用力的方向跟磁場方向、電荷運動方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電荷的運動方向（西方），那么，拇指所指的方向（南方），就是電荷在磁場中的受力方向。所以電流方向應(yīng)是南方。

把線圈的兩端接在電流表上，組成閉合電路．當向線圈中插入或拔出磁鐵時，電流表的指針偏轉(zhuǎn)，表明電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。這是因為向線圈中插入磁鐵時，穿過線圈的磁通量增大，從線圈中拔出磁鐵時，穿過線圈的磁通量減小。穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流。向線圈中插入或拔出磁鐵的過程可以等效為導(dǎo)體切割磁力線的過程。磁通量的變化只是產(chǎn)生感應(yīng)電流的表層的原因，真正的原因還是線圈中的電荷受洛侖茲力運動。

感應(yīng)電流的條件產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：①一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動．即導(dǎo)體在磁場中的運動方向和磁感線的方向不平行；②電路閉合．在磁場中做切割磁感線運動的導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，是一個電源．若電路閉合，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．若電路不閉合，電路兩端有感應(yīng)電壓，但電路中沒有感應(yīng)電流．

感應(yīng)電流的方向?qū)w中感應(yīng)電流的方向，跟導(dǎo)體切割磁感線的運動方向和磁感線（磁場）的方向有關(guān)．(1)磁感線（磁場）的方向不變，閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線的運動方向改變時，感應(yīng)電流的方向也會發(fā)生改變；(2)導(dǎo)體切割磁感線的運動方向不變，磁感線的方向改變，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向也發(fā)生改變；(3)導(dǎo)體切割磁感線的運動方向和磁感線的方向都改變時，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向不變．

交流發(fā)電機原理如圖所示．放在磁場中的矩形線圈，兩端各連一個銅環(huán)K和L，它們分別跟電刷 A 和B接觸，并跟電流表組成閉合電路．讓線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，由于ab邊和cd邊做切割磁感線的運動，電路中就有了感應(yīng)電流．在線圈轉(zhuǎn)動的前半周，線圈都從一個方向切割磁感線，因此電流方向從A經(jīng)電流表到B不改變；在后半周，線圈從相反方向切割磁感線，電流方向和前半周相反，由B經(jīng)電流表流向A．線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動，電流方向?qū)⒅芷谛缘刂貜?fù)上述變化．線圈在磁場里轉(zhuǎn)動一周，電路中的感應(yīng)電流的方向和大小就發(fā)生一個周期性變化．線圈在磁場中持續(xù)轉(zhuǎn)動，線圈就向外部電路提供方向和大小都作周期性變化的交變電流．-

應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在實際中有著廣泛的應(yīng)用，特別在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁測量等方面。例如，在電工技術(shù)中，運用電磁感應(yīng)原理制造的發(fā)電機、感應(yīng)電動機及變壓器等設(shè)備，為充分而又方便地利用自然界的能源提供了條件；在電子技術(shù)中，廣泛地采用電感元件來發(fā)射接收或傳遞訊號；運用電磁感應(yīng)的原理不僅制成多種電磁測量儀表，而且還制造了各種用于非電量電測的傳感器。此外，例如加熱用的感應(yīng)電爐、核物理研究中用的電子感應(yīng)加速器等等，也都運用了電磁感應(yīng)原理。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李健 - 副教授 - 重慶郵電大學(xué)