Question

电磁感应的科学原理是什么

Answer 1

　　电磁感应科学原理

　　电磁感应的本质可以追塑到麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场，当导体处在此电场中时，导体中的自由电子在电场力作用下作定向移动而产生电流即感应电流;如果不是闭合回路，则导体中自由电子的定向移动使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差----感应电动势。

　　电磁感应的概念

　　电磁感应(Electromagnetic induction) 现象是指放在 变化磁通量中的 导体，会产生 电动势。此电动势称为感应电动势或 感生电动势，若将此导体闭合成一 回路，则该电动势会驱使电子流动，形成 感应电流(感生电流) 迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人，虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。

　　电磁感应是指因为 磁通量变化产生感应 电动势的现象。 电磁感应现象的发现，是 电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能 开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、 电子技术、 电气化、 自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。

　　若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb(韦伯) ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε 为产生的感应电动势，单位为V( 伏特，简称伏)。电磁感应俗称磁生电，多应用于 发电机。

　　电磁感应的'知识

　　一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其 电磁感应他形式能转化为 电能的特点 电磁感应和规律，其核心是 法拉第电磁感应定律和楞次定律。

　　楞次定律表述为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流( 电能)必须克服感应电流产生的 安培力 做功，需外界做功，将其他形式的能转化为电能。 法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，外界做功的能力也越大。

　　二是电路及力学知识。主要讨论 电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律( 欧姆定律、 电阻定律和 焦耳定律)和力学中的 牛顿定律、 动量定理、 动量守恒定律、 动能定理和 能量守恒定律等概念。

　　三是右手定则。右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时，相当于手心面向N极)，大拇指指向导线 运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。

　　电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆，并与左手定则区分，可以记忆成： 左力右电(即左手定则判断力的方向， 右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。

　　电磁感应的应用

　　动圈式话筒

　　在剧场里，为了使观众能听清演员的声音，常常需要把声音放大，放大声音的装 电磁感应置主要包括话筒，扩音器和扬声器三部分。话筒是把 声音转变为电信号的装置。图2是动圈式话筒构造原理图，它是利用电磁感应现象制成的，当 声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动，音圈在 永久磁铁的磁场里振动，其中就产生感应电流( 电信号)，感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从 扬声器中就发出放大的声音。

　　磁带录音机

　　磁带 录音机主要由机内话筒、 磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成，是录音机的录、放原理示意图。录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流——音频电流，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场。磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被 磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号。

　　放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音。

　　在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连;放音时磁头与扬声器相连。

　　汽车车速表

　　汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的 仪表。它是利用电磁感应原理，使 电磁感应表盘上指针的 摆角与汽车的行驶速度成正比。车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘， 弹簧游丝、指针轴、指针组成。其中 永久磁铁与驱动轴相连。在 表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。

　　永久磁铁的磁感线方向如图1所示。其中一部分磁感线将通过速度盘，磁感线在速度盘上的分布是不均匀的，越接近 磁极的地方磁感线数目越多。当驱动轴带动 永久磁铁转动时，则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化，顺着磁铁转动的前方，磁感线的数目逐渐增加，而后方则逐渐减少。由法拉第电磁感应原理知道，通过 导体的磁感线数目发生变化时，在导体内部会产生感应电流。又由楞次定律知道，感应电流也要产生磁场，其磁感线的 方向是阻碍(非阻止)原来磁场的变化。用楞次定律判断出，顺着磁铁转动的前方，感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反，因此它们之间互相排斥;反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同，因此它们之间相互吸引。由于这种吸引作用，速度盘被磁铁带着转动，同时轴及指针也随之一起转动。

　　为了使指针能根据不同车速停留在不同位置上，在指针轴上装有弹簧游丝，游丝的另一端固定在铁壳的架上。当速度盘转过一定角度时，游丝被扭转产生相反的 力矩，当它与 永久磁铁带动速度盘的力矩相等时，则速度盘停留在那个位置而处于 平衡状态。这时，指针轴上的指针便指示出相应的车速数值。

　　永久磁铁转动的速度和汽车行驶速度成正比。当汽车行驶 速度增大时，在速度盘中感应的电流及相应的带动速度盘转动的力矩将按比例地增加，使指针转过更大的角度，因此车速不同指针指出的车速值也相应不同。当汽车停止行驶时，磁铁停转，弹簧游丝使指针轴复位，从而使指针指在“0”处。