法拉第電磁感應定律
當穿過一個線圈的磁場發生變化時，即使沒有接電池，線圈中也會產生電壓。磁場變化得越快，產生的電壓就越大——發電機正是利用這一原理把運動轉化為電能的。
公式
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — 感應電動勢 (V): 線圈中產生的電壓
- Φ — 磁通量 (Wb): 穿過線圈的磁場的量
- t — 時間 (s): 磁通量變化所經歷的時長
解題示例
穿過某線圈的磁通量在3秒內減少了6韋伯。由此產生的感應電壓是多少？
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
自我檢測
磁通量的變化量仍然是6韋伯，但現在只用了2秒而不是3秒。此時感應電壓的大小是多少？
- 2 V
- 正確答案: 3 V
- 12 V
答對了！變化得越快，電壓就越大：6 Wb ÷ 2 s = 3 V。
根據楞次定律，由變化的磁通量所產生的感應電流，會形成自己的磁場，這個磁場……
- 正確答案: 阻礙磁通量的變化
- 順應磁通量的變化
- 對磁通量沒有影響
完全正確——感應電流總是要抵抗引起它產生的那個變化，這正是公式中出現負號的原因。
在哪裡能看到
地球上的每一座發電廠，都是這條定律的工業級規模版：旋轉的磁鐵把不斷變化的磁通量掃過線圈，產生的電壓就這樣一路送到你家的牆上插座。腳踏車發電機則是口袋版——你踩踏板帶動磁鐵旋轉，車燈就亮了，電路裡一顆電池都沒有。
常見誤解
最核心的重點是「變化」：一個再強、但完全穩定不變的磁場穿過線圈，什麼也感應不出來——只有變化的磁通量才會產生電壓，ε = −ΔΦ / Δt。而且決定電壓的是變化率，不是變化量：同樣 6 Wb 的變化，改用 2 s 而不是 3 s 完成，電壓就從 2 V 升到 3 V。至於那個負號，就是冷次定律——感應電流永遠抗拒引發它的那個變化，拒絕不勞而獲。
關聯知識
羅倫茲力起頭的那一組配對，在這裡補上了另一半：磁場會推電荷，而現在變化的磁場還能自己創造電壓、讓電荷動起來——完全不需要電池。冷次定律的反向推力，正是能量守恆在發言。下一課的交流諧振，要看的則是這個感應電壓在一個被來回驅動的電路裡遇上電容器時，會發生什麼事。