A-level 物理 (进阶物理)/电磁感应
磁场在移动的导线中产生电流。这个过程被称为电磁感应。
穿过线圈的磁场具有一种称为磁通链的性质。它是磁通量 Φ 和线圈匝数 N 的乘积。
只有当磁场相对于线圈运动时，线圈中才会感应出电流。法拉第定律给出了磁场在线圈中产生的电动势 (emf) ε
换句话说，在线圈中感应的电动势（电势）与磁通链变化率成正比。实际上，这意味着如果线圈相对于磁场静止，就不会感应出电动势。为了感应出电动势，线圈或磁场必须移动。或者，我们可以改变线圈的匝数，例如，通过压碎线圈，或按下开关，将更多线圈添加到电路中，或将更多线圈移入磁场中。
法拉第定律也可以反过来。如果我们将两边积分并根据 Φ 对公式进行重新排列，我们会发现磁通量取决于电压的积分——而不是它的变化率。如果我们在线圈上施加电动势，它会感应出磁场。磁通量不依赖于电动势的变化率，但电动势依赖于磁通链的变化率。
楞次定律描述了由磁通量变化引起的电流/电动势的方向。它指出感应电流会阻碍磁场的变化。它是通过产生它自己的磁场来做到这一点的。这就解释了法拉第定律中的负号。这也意味着由电流（而不是电流的变化）引起的磁通量与电流成正比，因为磁通量是响应电流而产生的。
因此，磁通量的变化会感应出电流和电压，它们与磁通量变化率成正比。这与欧姆定律 (V = IR) 相一致。线圈中的电流和电压会感应出与电流和电压成正比的磁通量。
1. 一个 30 cm 长、0.5 mm 厚的线圈，其垂直于磁通量的磁通量为 10 Wb，其磁通链是多少？
2. 如果上面的线圈在 2 秒内被稳定地压碎，那么会维持多少电动势？
3. 磁通电路中的磁通量根据方程 Φ = sin ωt 变化。感应电动势的方程是什么？
4. 使用一个常数 k，什么是可以感应出上面磁通电路中的磁通量的电流的方程？
5. 画出前面两个问题中推导出的磁通量、磁通链、电动势和电流的图形。