切割磁感線運動
物體不與磁感線平行的運動
所謂切割磁感線運動,是指物體在磁場中運動,而該運動一定與磁感線成一定角度,而不與磁感線平行。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動,在導體中就會有電流產生,這種現象叫作電磁感應現象。產生的電流叫作感應電流。
像用電場線描述電場一樣,為了形象地描述磁場的強弱和方向,可在磁場中畫出一系列曲線,使曲線上任一點的切線方向都和該點的磁場方向一致,這些曲線叫做磁感線。用磁感線可直觀地表示磁場中各點的磁場的大小和方向,磁感線密處磁場強,磁感線疏處磁場弱。物理學上規定:小磁針靜止時北極(N極)的指向,為該點的磁場的方向。
磁體之所以對周圍的一些物體具有力的作用,是因為磁場的存在,為了形象的表示磁場分佈,用以下實驗方法:1.在一塊條形磁鐵上放一塊玻璃,玻璃上撒上鐵屑,晃動玻璃後會發現,鐵屑有規律的排列成連接磁鐵兩端的曲線,在曲線上擺放小磁針,會發現小磁針的N極指向磁鐵S級,小磁針的S極指向磁鐵N級,把這些小磁針的指向從磁鐵N極到S級連接起來,得到的線就稱為磁感線。
切割磁感線運動
磁感線實際只是人們假想出來更形象的描述磁場分佈的。
磁感線是閉合的曲線,與電場線區分開來。
法拉第在實驗中發現,用伏打電池給一組線圈通電或斷電的瞬間,另一組線圈中有電流產生。隨後法拉第又發現磁鐵與閉合線圈相對運動時,線圈中也有電流產生。經過大量實驗研究,法拉第總結出產生感應電流的幾種情況:變化的電流,變化的磁場,運動的磁鐵,在磁場中運動的導體。
這些實驗大致可歸納為兩種情況:一是閉合迴路保持不動但周圍的磁場發生變化;二是閉合迴路和磁場間發生了相對運動。
因磁通量變化產生感應電動勢的現象,閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁感線的運動時,導體中就會產生電流,這種現象叫電磁感應現象。閉合線圈面積不變,改變磁場強度,磁通量也會改變,也會發生電磁感應現象。所以準確的定義如下:因磁通量變化產生感應電動勢的現象。
電動勢的方向(公式中的負號)由楞次定律提供。楞次定律指出:感應電流的磁場要阻礙原磁通的變化(增反減同,來拒去留)。對於動生電動勢也可用右手定則判斷感應電流的方向,進而判斷感應電動勢的方向。“通過電路的磁通量”的意義會由下面的例子闡述。
傳統上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至於感應電動勢時,改變的是自身的磁場,例如改變生成場的電流(就像變壓器那樣)。而至於動生電動勢時,改變的是磁場中的整個或部份電路的運動,例如像在同極發電機中那樣。