电磁感应现象,也称为磁电感应现象,是指 闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时,导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象的本质是 闭合电路中磁通量的变化。当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中就会产生感应电流。
电磁感应现象的发现归功于英国物理学家迈克尔·法拉第,他在1831年发现了这一现象。电磁感应现象在电工、电子技术、电气化和自动化方面有着广泛的应用,例如发电机、变压器、充电电池的无接触充电、感应铁架的电炉、感应焊接、电感器、电磁成型、磁场计、电磁感应灯、中频炉、电动式传感器、电磁炉和磁悬浮列车等。
产生感应电流的条件包括:
闭合回路:
电路必须是闭合的,以便电流能够在其中流动。
穿过闭合电路的磁通量发生变化:
如果磁通量保持不变,则不会产生感应电流。
感应电流的方向可以通过 楞次定律或 右手定则来确定。楞次定律指出,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。右手定则则用于确定载流导线如何产生一个磁场。
电磁感应现象的数学描述可以通过法拉第电磁感应定律和楞次定律来表达。法拉第定律表明,电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,表达式为:
$$E = n \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$$
其中,$E$ 是感应电动势,$n$ 是线圈匝数,$\Delta \Phi$ 是磁通量的变化量,$\Delta t$ 是时间变化。
楞次定律则表明,感应电流的方向总是这样的,即它的磁场会反抗引起它产生的磁通量的变化。
电磁感应在人类获取电能和推动现代科技发展中发挥了至关重要的作用。