电磁感应现象的应用

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化，对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系，对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。

若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb，Δt为发生变化所用时间，单位为ε为产生的感应电动势，单位为V。因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。这种现象叫电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。闭合线圈面积不变，改变磁场强度，磁通量也会改变，也会发生电磁感应现象。所以准确的定义如下：当穿过闭合电路的磁通量变化时电路中就有感应电流产生，这种利用磁场而产生的电流的现象叫感应电动势。

法拉第电磁感应定律，是计算感应电动势的大小：E＝nΔΦ/Δt。法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt：磁通量的变化率。E＝BLVsinα(切割磁感线运动)E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行，但可以不和磁感线垂直，其中sinA为v或L与磁感线的夹角。L：有效长度(m)｝Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em：感应电动势峰值｝E＝B(L^2)ω/2（导体一端固定以ω旋转切割。角速度(rad/s)，V：速度(m/s)｝磁通量Φ＝BS sinα{Φ：磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S：正对面积(m2)}。感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方向：由负极流向正极｝。自感电动势E自＝nΔΦ/Δt＝LΔI/Δt｛L：自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，ΔI：变化电流，t：所用时间，ΔI/Δt：自感电流变化率。

感应电动势的产生的条件是：穿过电路ΔΦ，无论电路闭合是否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势的产生。楞次定律是判断感应电流方向的。感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。首先明确闭合回路原磁场的方向。穿过闭合电路的ΔΦ是增加还是减小。由楞次定律是判断出感应电流的方向。或者也可以用右手定则判断出感应电流的方向。楞次定律中的阻碍是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量。当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。即“增反减同”。阻碍导体的相对运动“来拒去留”。磁通量增加，线圈面积缩小，磁通量减小，线圈面积“扩招”。阻碍线圈自身电流变化自感现象。感应电流的方向的判断，可利用右手定则判断感应电流闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时感应电流方向。我们经常遇到切割的几种情况：①导体平动切割磁感线。②导体转动切割磁感线。③导体不动，磁场运动，等效的磁场不动，导体反向运动切割磁感线。

若导体不动，回路中磁通量的变化，应该用楞次定律是判断出感应电流的方向而不要用右手定则判断感应电流。若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流。用右手定则判断较为简单。用楞次定律是判断也可以，但较麻烦。从研究对象上说，楞次定律研究的是整个回路，右手定则研究的是闭合电路的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动。从使用范围上说，楞次定律可以用于磁通量的变化引起的感应电流的各种情况。包括一部分导体切割磁感线运动的情况，右手定则只是由于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况。因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况。

电磁感应在生活中的一些应用：在电磁感应式电缆的聚乙烯护套内，其上、下两部分空间有两块近于半弧形充有永久磁性的韧性磁性材料。它们被中间两根固定绝缘导线支撑着分离开来。两边的空隙正好是两个磁性材料建立起来的永久磁场，空隙中的活动导线是导体，当此电缆受到外力的作用而产生震动时，导线就会在空隙中切割磁力线，由电磁感应产生电信号。当此信号超过一定的阈值时，便立刻触发报警电路报警，并通过音频系统监听电缆受到震动时的声响。控制器可以制成多个区域，多区域分段控制可以使目标范围缩小，报警时便于查找。例如一个四方形的院子一般不用一根电缆把它围起来，因为有人爬墙时不好判断哪个部位。可采用多段传感电缆来敷设，分多个控制区域来制。电磁感应式震动电缆安装简便，可安装在原有的防护栅栏、围墙、房顶等处，无需挖地槽。因电缆易弯曲，布线方便灵活，特别适合在复杂的周界布防。震动电缆传感器是无源的长线分布式，很适合在易燃易爆等不宜接入电源的地点安装。震动电缆传感器对气候、气温环境的适应性能强，可在室外各种恶劣的自然环境、气温环境和高低温的环境下正常地进行全天候防范。