電與磁猶如一對如膠似漆的情侶，它們密不可分、相互交融。可以說，沒有磁，就沒有現代的電工技術的發展，所以，電的學習離不開磁的學習。

在上一次的學習分享中，我們主要是學習了磁的一些概念與物理量。在理解了磁是什麼是前提下，我們這次接着來學習結合電與磁的一些基礎知識。

在#電工基礎#的課程中，曹老師結合各種實例、理論與習題，詳細地講解了電磁感應的很多知識，旨在讓學員們更好地理解電與磁之間的相互關系。

這裡，我就順着曹老師的思路，和大家一起一一進行學習吧。

電産生的形式有很多，但我們較為熟悉的就是摩擦起電和電磁感應，摩擦起電所産生的的電大多不過在轉瞬之間，而通過電磁感應生産電能才是現代的主流。

1820年奧斯特發現電流的磁效應使電磁學的研究從電磁分離躍至電磁相互聯系的研究階段，然後1831年，法拉第發現了電磁感應現象及其規律。電磁感應，簡單來說就是電生磁或磁生電的現象，靜止電荷的周圍存在着靜電場，而運動電荷的周圍不僅存在着電場，同時還存在磁場。

從奧斯特發現電磁的相關聯後，法國物理學家們相繼發現：載流導線附近的磁場與電流I的流向服從右手螺旋法則，又稱安培定則，即用右手握住直導線，大拇指指向電流方向，四指彎曲的方向就是磁場方向；而對圓電流，例如通電螺線管，則大拇指指向磁場方向，四指的彎曲方向表示電流方向。

圖18-1分别示出了載流導線和載流螺線管的磁場和電流的方向關系。

圖18-1

從上次的學習分享中，我們知道了磁極之間同極相斥，異極相吸，同理，根據電磁感應現象，兩根載流導線之間或兩個通電螺線管之間也會有力的作用。

右手螺旋定則與右手定則不同，右手定則是用于判斷感應電動勢的方向，而右手螺旋定則是用于判斷磁場的方向，兩者是有本質上的差别的。

結合上次所學的磁知識，從圖18-1中我們也可以發現，磁感線是閉合曲線，它們不會相交，因為磁場中某一點的磁感應強度方向是确定的，如果相交，顯然和隻有一個方向這個性質相矛盾。

通電螺線管所激發的磁場顯然和條形磁鐵的磁場相似，所以我們可以很快得出結論，線圈兩端磁極處的磁感應強度最大，其方向是在線圈内部從南極指向北極，然後從北極出來，經線圈外部沿一定路徑回到南極。

大家如果感興趣，也可以自己做一個小實驗，自制一個小線圈，然後在其周圍放置一根小磁針，通電後觀察磁針的轉動方向，如圖18-2所示；或者在線圈周圍撒上一下鐵粉，然後觀察鐵粉的分布。

圖18-2

其實，法國物理學家安培也是發現放在磁鐵附近的載流導線會受到作用力而發生運動，載流導線之間也有相互作用力，并總結出兩電流之間的作用力和兩磁鐵之間的作用力遵從相似的規律，如圖18-3所示。

圖18-3

1831年法拉第發現電磁感應現象及其基本規律，揭示了電與磁的内在聯系。他通過實驗：将電流計與一線圈接成回路，讓條形磁鐵迅速在線圈中插拔，發現電流計會偏轉，且“插”和“拔”兩種情況下偏轉方向相反，磁鐵靜止在線圈中電流計不偏轉。

這說明感應電流的産生與線圈回路中的磁場對時間的變化有關，如圖18-4中左邊所示。又如圖18-4中右邊所示，均勻不變的磁場中放置一正交磁感線的導體框，當導體l左右滑動時，接在回路上的電流計也會發生偏轉，此時磁鐵間的磁沒有發生變化，但由于回路所包圍的面積發生變化，使通過導體框内的磁通量發生變化。

綜上表明：隻要與導線或線圈交鍊的磁通發生變化（包括、大小的變化），就會在導線或線圈中感應出電動勢，當所感應電動勢與外電路相連，形成閉合回路時，回路中就有電流通過。這種現象稱為電磁感應。

圖18-4

這種由磁通量變化所引起的電動勢，稱為感應電動勢，感應電流隻有導線或線圈與外電路形成閉合回路時才會存在，而感應電動勢不管回路是否閉合，它都存在。

顯然，如果導線在磁場中作切割磁感線運動時，就會在導線中産生感應電動勢。而其感應電動勢的大小與磁感應強度B、導線長度l及導線切割磁感線的速度v有關，其大小為E=Blv,如下圖18-5所示。

圖18-5

圖18-5所示的公式，前提是在均勻磁場B中，導體ab以速度v沿垂直于B的方向運動。當導體的運動方向與B方向不垂直時，其感應電動勢E=Blvsinθ，其中θ是磁力線與速度方向的夾角。

感應電動勢的方向可以用右手定則判定，即伸開右手，使拇指與其餘四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面内；讓磁感線從手心進入，并使拇指指向導線運動方向，這時四指所指的方向就是感應電動勢的方向。

1845年德國物理學家紐曼在法拉第工作的基礎上導出了法拉第電磁感應定律的定量表達式，它可以表示為：當與導線回路交鍊的磁通發生變化時，導線将産生感應電動勢，導體回路中感應電動勢e的大小與穿過該回路的磁通量φ對時間的變化率dφ/dt成正比，即感應電動勢的大小為e=-Δφ/Δt。該式隻适用于單匝線圈組成的回路。

産生感應電動勢的閉合回路必然會流過感應電流，其方向與感應電動勢的方向一緻，這個方向可以根據楞次定律進行判斷，即閉合回路中感應電流的方向，總是使得它自身所産生的磁通來阻礙閉合回路中原磁通（引起感應電流的磁通量）的變化。

簡單來說就是增反減同，即如果原磁通是增大狀态，那麼感應電流所産生的磁通與原磁通的方向相反；如果原磁通是減小狀态，那麼感應電流所産生的磁通與原磁通的方向相同。

圖18-6

圖18-6所示是結合法拉第電磁感應定律與楞次定律所得出的各種磁通變化引起回路中感應電動勢與感應電流的方向。

例如最左邊的圖中，磁鐵向上移動，原磁通向上并在線圈中呈增大趨勢，即此時磁通變化率大于零，根據法拉第電磁感應定律的公式，此時感應電動勢為負，線圈中感應電流産生的磁通與原磁通方向相反向下。

上文提到，公式e=-Δφ/Δt适用于單匝線圈回路。如果線圈有N匝，而且磁通全部穿過N匝線圈，則與線圈相交鍊的總磁通為Nφ，稱為磁鍊，用符号Ψ表示，單位還是Wb（韋伯），此時線圈的感應電動勢為e=-ΔNφ/Δt=-NΔφ/Δt。

簡單理解就是增加多少匝線圈，其感應電動勢就增大多少倍，這是因為一匝線圈的感應電動勢為e，N匝線圈就有N個e疊加。

電磁感應的知識内容比較難，且定則與定律較多，大家很有必要慢慢摸索與理解。我的建議是大家把那些定律與定則綜合起來相互比較，思考它們之間的區别與相關聯的地方，作一個總結，那麼電磁感應的内容理解起來就會相對簡單。（技成培訓原創，作者：楊思慧，未經授權不得轉載，違者必究！）

那麼，這次的學習分享就到這裡了，歡迎評論區留言并轉發，下期精彩内容請關注@技成電工課堂！

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