电和磁是密不可分的，导体通人电流后就会在导体周围激发出磁场。既然电流能够产生磁场，那么磁场能否产生电流呢？ 19世纪，英国物理学家法拉第进行了电磁感应实验，发现了磁场产生电流的条件和规律。利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。

通过观察实验，我们可以得到这样的结论：将磁体插入和拔出时，检流计的指针都发生偏转，说明此时线圈中会产生电流；而当磁铁静止在线圈中时，检流计指针一直指向0，并不发生偏转，说明磁铁静止在线圈中时，线圈中不会有电流产生。同样，当磁铁不动，只有线圈移动时，线圈中才会有电流产生。

将这样的实验现象归纳，我们可以知道：只有磁铁或线圈移动时，线圈中才会有电流产生。而二者无论如何移动最终改变的是穿过线圈平面的磁通量。也就是说发生电磁感应现象的条件是：闭合回路内的磁通发生变化。

在电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势。

通过实验发现，条形磁铁迅速插入线圈时，二极管发光较强，说明此时产生的感应电流较大；而条形磁铁缓慢插入线圈时，二极管仅仅是微微发光，说明此时产生的感应电流较小。磁铁移动的快慢直接影响了线圈闭合平面内磁通变化的快慢，因此，我们可以得到：电磁感应现象中产生的感应电流及电动势的大小与磁通变化的快慢(磁通的变化率)成正比，磁通变化得越快，磁通变化率越大，产生的感应电动势和感应电流也就越大，这就是法拉第电磁感应定律，用公式表示为

     (3-12)

式中，e—线圈在Δt时间内产生的感应电动势，单位为V(伏特)；

N—线圈的匝数，单位为匝；

ΔΦ—线圈在Δt时间内磁通的变化量，单位为Wb(韦伯)；

   Δt—磁通变化所需的时间，单位为 s(秒)。

观察实验，当磁铁的N极向下插入线圈和从线圈中拔出时，两个发光二极管并不是同时发光的，一个在磁铁插入时发光，另一个在磁铁拔出时发光。由于两个二极管是反向连接的，说明在这两个过程中，线圈中产生的感应电流的方向是相反的。那么如何判断其方向呢？楞次定律给出了答案：感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。

如图3-26(a)所示，当条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通会增加，将会产生感应电流。由楞次定律可知，感应电流产生的磁通要阻碍原磁通的增加，因而感应电流产生的磁通方向(虚线)与磁铁产生的原磁通的方向(实线)相反，再利用右手定则可判断出感应电流会使检流计反偏。

(a) 插入                (b)拔出

图3-26楞次定律

如图3-26(b)所示，当把条形磁铁拔出时，线圈中的磁通会减少，将会产生感应电流。由楞次定律可知，感应电流产生的磁通要阻碍原磁通的减小，因而感应电流产生的磁通方向(虚线)与磁铁产生的原磁通的方向(实线)相同，再利用右手定则可判断出感应电流会使检流计正偏。

综上所述，楞次定律也可以总结为“增反减同”。即当原磁通增加时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，阻碍原磁通的增加；当原磁通减少时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相同，阻碍原磁通的减少。

直导体切割磁感线实验电路如图3-27所示，L为闭合电路中的一段导线，当L在匀强磁场中以速度ν向右或向左运动时，L要切割磁感线，造成穿过闭合电路的磁感线条数减少或增多，这种情况下，检流计指针也会发生偏转，说明电路中产生了感应电动势和感应电流。如果L沿磁感线方向移动，则不切割磁感线，穿过回路的磁感线条数不变。

在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，用字母e表示。

图3-27 直导体切割磁感线运动实验

通过实验分析可知：直导体切割磁感线产生的感应电动势的大小可用如下公式计算。

   (3-13)

式中，e一线圈在 Δt时间内产生的感应电动势，单位为V(伏特)；

B—磁场的磁感应强度，单位为T(特斯拉)；

L—导体切割磁感线的有效长度，单位为m(米)；

θ一速度ν方向与磁场方向间的夹角。

式(3-13)说明，闭合电路中的一段导体在磁场中切割磁感线时，导体内产生的感应电动势与磁场的磁感应强度、直导体的长度和导体切割磁感线的有效速度的乘积成正比。当导体、导体运动方向与磁感线方向三者互相垂直时，导体产生的感应电动势最大。

闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动时，感应电动势的方向可用右手定则判断。如图3-28所示，平伸右手，大拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。

图3-28右手定则