如果把一個(gè)螺線管兩端接上檢測電流的檢流計(jì),在螺線管內(nèi)部放置一根磁鐵。當(dāng)把磁鐵很快地抽出螺線管時(shí),可以看到檢流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),而且磁鐵抽出的速度越快,檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的程度越大。同樣,如果把磁鐵插入螺線管,檢流計(jì)也會(huì)偏轉(zhuǎn),但是偏轉(zhuǎn)方向和抽出時(shí)相反。
為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢?我們已經(jīng)知道,磁鐵會(huì)向周圍的空間發(fā)出磁力線。如果把磁鐵放在螺線管中,那么磁力線就會(huì)穿過螺線管。這時(shí),如果把磁鐵抽出,磁鐵遠(yuǎn)離了螺線管,將造成穿過螺線管的磁力線數(shù)目減少(或者說線圈內(nèi)部的磁通量減少)。正是這種穿過螺線管的磁力線數(shù)目(也就是磁通量)的變化使得螺線管中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢。如果線圈閉合,就產(chǎn)生電流,稱為感生電流。如果磁鐵是插入螺線管內(nèi)部,這時(shí)穿過螺線管的磁力線增多,產(chǎn)生的感生電流和磁鐵抽出時(shí)相反。
那么,如何決定線圈中感生電動(dòng)勢的大小和方向呢?從上面的實(shí)驗(yàn)我們知道,磁鐵抽出的快慢決定檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)程度,這實(shí)際上是說,線圈中的感生電動(dòng)勢的大小與線圈內(nèi)部磁通量的變化率成正比。這稱為法拉第定律。
通過實(shí)驗(yàn)我們可以證實(shí),如果磁鐵抽出,導(dǎo)致線圈中的磁通量減少,那么在線圈中產(chǎn)生的感生電流的方向是它所產(chǎn)生的磁通量能夠補(bǔ)償由于磁鐵抽出引起的磁通量降低,也就是說,感生電流所產(chǎn)生的磁通量總是阻礙線圈中磁通量的變化。這稱為楞次定律。如圖7所示,如果磁鐵從線圈中向上抽出,將使得線圈中的磁通量減少,這時(shí)如果線圈是閉合的,線圈中產(chǎn)生感生電流,該感生電流的方向是:它產(chǎn)生的磁力線的方向也指向下方,以補(bǔ)償由于磁鐵抽出導(dǎo)致的磁通量減少。
變化的磁場可以在線圈中感應(yīng)出電流,這就是發(fā)電機(jī)和麥克風(fēng)的基本原理。