電磁感應與交流電

法拉第感應定律

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把磁鐵朝著一個線圈移過去,線圈裡就會有電流流動,即使附近根本沒有電池。法拉第定律就是這個小奇蹟背後的規則:穿過線圈的「變化中的磁通量」會產生一個電壓,稱為感應電動勢(induced EMF)。它回答了一個問題:感應出來的電是從哪裡來的?

精確地說,感應電動勢等於磁通量變化率的負值:EMF = - dPhi/dt。對於有 N 匝的線圈,效果會加乘,EMF = - N dPhi/dt,所以匝數愈多、電壓愈大。磁通量變化得愈快,電動勢就愈大。那個負號記錄了感應電流的方向,這正是冷次定律的內容。你可以用三種方式讓磁通量改變——改變磁場 B、改變面積 A、或改變夾角 theta。

這一條定律驅動了發電機、變壓器、電磁爐、電吉他拾音器、金屬探測器與感應式讀卡機——現代科技的一大片都靠它。最誠實的重點是:重要的是「變化」,而不是磁通量本身:一個很強但穩定不變的磁場穿過線圈,什麼也感應不出來;而一個很弱卻快速變化的磁場,卻可以感應出很大的電壓。

一個 200 匝的線圈,磁通量在 0.1 秒內從 0.01 Wb 降到 0。感應電動勢的大小為 N dPhi/dt = 200 × (0.01 / 0.1) = 20 V。

200 匝、磁通量在 0.1 秒內下降 0.01 Wb,會產生 20 V 的脈衝電壓。

一塊靜止的磁鐵放在不動的線圈旁邊,什麼也感應不出來;只有變化中的磁通量才行。繞很多匝正是為什麼實際上用的是線圈、而不是單一迴圈,才能得到堪用的電壓。

又称
law of electromagnetic induction電磁感應定律