感應(yīng)電動勢
在法拉第之前,人們就知道把磁針靠近 載流線圈磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),證明載流線圈周圍 存在磁場,電能可能變?yōu)榇拍。法拉第發(fā)現(xiàn) 磁可變電。他用線圈和磁鐵做實驗,線圈和 檢流計連接,如圖2-12。當磁鐵插人線圈時檢流計指針向右擺動,而且插入速度越快,指針 擺動的角度越大。在磁鐵進人線圈后靜止時,指針停止在檢流計中間位置。反過來,當拔出 磁鐵時,指針向左擺動,也是磁鐵移動越快指針擺動角度越大。指針擺動反映電路中有電 流,也就證明在線圈兩端存在電動勢,它是由于磁場變化引起的,稱為感應(yīng)電動勢。

由上述實驗可知,獲得大的感應(yīng)電動勢的條件是磁鐵磁力強、磁鐵移動快、線圈的匝數(shù)多。 而且還明確,如果磁鐵不動,線圈相對磁鐵移動,也可產(chǎn)生相同的感應(yīng)電動勢。歸納實驗數(shù)據(jù),法 拉第提出:感應(yīng)電動勢的瞬時(值的)絕對值,等于線圈的匝數(shù)和穿過線圈磁通變率的乘積,即

稱為法拉第定律。式中N為線圈的匝數(shù)為穿過線圈截面的磁力線數(shù),稱為磁通(量)。令

稱為線圈磁鏈(Wb)。于是,法拉第定律也可表述為:線圈兩端的感應(yīng)電動勢的瞬時絕對值, 等于線圈磁鏈的變率,即

感應(yīng)電動勢不僅有大小,而且有方向。愣次提出:感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生是為了反對產(chǎn)生它 的原因的變化,稱為楞次定律。按照楞次定律,感應(yīng)電動勢的方向與磁鏈變率方向相反,在
為正時e為負值。
法拉第定律和楞次定律結(jié)合稱為感應(yīng)電動勢定律,數(shù)學(xué)表達式為

它說明感應(yīng)電動勢反對磁鏈變化,其瞬時絕對值等于磁鏈的變率。
愣次定律實質(zhì)上是能量不滅定律在具體情況下的應(yīng)用;仡檲D2-12,圖中帶箭頭的線 表示磁力線,實線為磁鐵的磁力線中;線圈中感應(yīng)電流使線圈成為電磁體,虛線為它的磁力 線V。在磁鐵向線圈移動時,如圖2-12a所示,中與少反向,線圈的右端為N極,它反對 磁鐵靠近。而在磁鐵離開線圈時,如圖2-12b所示,中’與中同向,線圈的右端改為S極,線 圈的磁力吸引磁鐵,反對磁鐵離開。因此,需加外力做功才能強制磁鐵移動。結(jié)果是,耗用 機械能實現(xiàn)磁電感應(yīng)產(chǎn)生電能,這也就是發(fā)電機發(fā)電原理。
在電路中感應(yīng)電動勢可能起兩種作用:促使電流流動的動力作用;妨礙電流流動的抗力 作用。上述實驗中,或變壓器次級電路中,感應(yīng)加熱的物料中,感應(yīng)電動勢都起動力作用,由 它驅(qū)動的電流叫感應(yīng)或感生電流。在靠電源供電的電路,感應(yīng)電動勢起著電抗作用,克服感 應(yīng)電動勢所需的電壓,稱為電感電壓。