常用电工基础知识第二节第二课

三、电磁感应

当导体在磁场中切割磁力线或线圈中的磁通变化时,在导体或线圈中就可以产生感应电势，这种现象叫做电磁感应。如果导体的线圈是闭合电路的一部分时，导体和线圈中将产生电流，由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。由感应电动势产生的电流叫感应电流。

1.直导体中产生的感应电动势

直导体在磁场中切割磁力线,导体中将产生感应电动势，其大小决定于磁感应强度、导体 在磁场中的长度及运动速度，即

式中e——感应电动势（V）;

B——磁感应强度（T）:

L—导体在磁场实际长度（m）；

Lsimα——导体在磁场中的有效长度（m）。

当导体垂直于磁场时,Lsimα= Lsim90°感应电动势最大，即e=BLv

直异体中产生的感应电动势的方向可用右手定则来判定（图2 - 10）:伸开右手，拇指与其他四指垂直，磁力线穿过手心，拇指指向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电动势的方向。

2.线圈中产生的感应电动势

如图2 - 11所示，当把磁铁插人线明时，发现检流计指针发生正向偏转（图2-11 （a））;当磁铁在线圈中静止时，检流计指针不偏转（图2-11（b));当把磁铁从线圈中拔出时，检流汁指针反向偏转（图2-11（c））。这个实验表明.当线圈中磁通发生变化.闭合线圈中就会产生 感应电动势和感应电流，并且磁铁插入线圈和从线圈中拔出时，感应电动势方向相反。

大量实验证明，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场变化的。也就是说，当线圈中的磁通增加时，感应电流就要产生新的磁通阻碍它的增加；当线圈中的磁通减少时，感应电流产生的磁通阻碍它的减少.这个规律叫做楞次定律。楞次定律为人们提供了判断感应电动势或感应电流方向的方法，具体步骤如下：

(1)判定原磁通方向及线圈中磁通变化的趋势(是增加，还是减少)。

(2)根据愣次定律，感应电流所产生的磁场方向总是与原磁场变化的趋势相反的原则，确 定感应电流所产生磁场的方向。

(3) 按照感应电流产生的磁场方向.用右手螺旋定则判断出感应电动势的方向。

如图2-12所示，当把磁铁插入线圈中时，原磁通方向向下，磁通有增加的趋势，根据楞次定律，感应电势建立的磁通与原磁通方向相反.即新的磁通方向是向上时.用右手螺旋定则判定出感应电动势的方向如图2 - 12(a)所示。当磁铁从线圈中拔出时，线圈中原来的磁场方向是向下的.对线圈而言，磁通是减少的趋势，根据楞次定律，感应电动势建立一个新的磁通阻碍线圈中原磁通的减少，这样新的磁通的方向与原磁通方向相同.即新的磁通方向是向下的，用右手螺旋定则判定出感应电动势的方向.如图2 _ 12(b)所示。这里需要说明的是:产生感应电动势的线圈应看做是电源，线圈内部感应电动势和感应电流的方向是 —致的

根据上诉情况，线圈中磁场的变化可以使线圈产生感应电动势，感应电动势的方向与线圈中原磁通的方向、磁通变化的趋势及线圈的绕向有关。根据楞次定律，在实际应用中，常采用这种方法判断线圈的极性(即首尾端)，例如，电流互感器、电压互感器.电压变压器的极性判断方法就是根据这个原理而制定的。

3.电磁感应定律

愣次定律说明了线圈中产生感应电动势方向。而法拉第通过实验证明.线圈中感应电动势的数值大小与线圈中磁通变化的速度有关，这就是电磁感应定律。

任意一个匝数为的线圈，由于线圈中的磁通变化而产生的感应电动式为

式中N——线圈匝数

∆Φ——线圈内磁通的变化量(Wb)

∆t——磁通变化所需时间（s）

e——N匝线圈产生的感应电动势（v）

式中的负号表示感应电动势的方向和线圈中磁通变化的趋势相反。

在工程中往往应用楞次定律来判断各种电气设条线圈中产生感应电动势的方向，或以感 应电动势的方向来判断绕组的极性。应用电磁感应定律计算绕组中产生的感应电动势大小。