法拉第电磁感应定律
当穿过一个线圈的磁场发生变化时，即使没有接电池，线圈中也会产生电压。磁场变化得越快，产生的电压就越大——发电机正是利用这一原理把运动转化为电能的。
公式
ε = −ΔΦ / Δt
- ε — 感应电动势 (V): 线圈中产生的电压
- Φ — 磁通量 (Wb): 穿过线圈的磁场的量
- t — 时间 (s): 磁通量变化所经历的时长
解题示例
穿过某线圈的磁通量在3秒内减少了6韦伯。由此产生的感应电压是多少？
- ΔΦ = 6 Wb
- Δt = 3 s
- ε = −ΔΦ / Δt
- ε = −(6 Wb) / (3 s)
ε = −2 V
自我检测
磁通量的变化量仍然是6韦伯，但现在只用了2秒而不是3秒。此时感应电压的大小是多少？
- 2 V
- 正确答案: 3 V
- 12 V
答对了！变化得越快，电压就越大：6 Wb ÷ 2 s = 3 V。
根据楞次定律，由变化的磁通量所产生的感应电流，会形成自己的磁场，这个磁场……
- 正确答案: 阻碍磁通量的变化
- 顺应磁通量的变化
- 对磁通量没有影响
完全正确——感应电流总是要抵抗引起它产生的那个变化，这正是公式中出现负号的原因。
在哪里能看到
地球上的每一座发电厂都是这一定律的工业级应用：旋转的磁铁把不断变化的磁通量扫过线圈，产生的电压一路送到你家的墙上插座。自行车发电机是它的袖珍版——你踩脚踏板带动磁铁旋转，电路里没有电池，车灯却能亮起来。
常见误区
最关键的是“变化”二字：一个巨大但完全稳定的磁场穿过回路，什么也感应不出来——只有变化的磁通量才能产生电压，ε = −ΔΦ / Δt。而且它取决于变化率，不是变化量：同样 6 Wb 的变化，用 2 s 而不是 3 s 完成，电压就会从 2 V 升到 3 V。负号就是楞次定律——感应电流总是阻碍引起它的那个变化，拒绝不劳而获。
关联知识
这补全了洛伦兹力开头的那对关系：磁场推动电荷，而现在变化的磁场能自己产生电压、驱使电荷运动——不需要电池。楞次定律的逆向阻碍正是能量守恒在发声。下一课的交流谐振，研究的就是当这个感应电压在一个来回振荡的电路里遇上电容器时会发生什么。