為什麼磁生電,需要磁通量變化?

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說得籠統點,這是自然界的規律;說得具體點,則是因為磁通量的變化產生感應電場,進而產生感應電流。法拉第電磁感應定律告訴我們,只要穿過某個閉合迴路的磁通量發生變化,就一定能產生感應電流;我們假設有一根圓形銅製導線,然後將導線放入均勻的磁場中(以下簡稱系統)。


1:磁場不隨時間變化,這時用檢流計測量導線兩段的電流,發現示數為零;根據能量守恆定律,電流也是一種能量,如果想要檢流計有示數,那麼在必須有能量輸入這個系統,而能量的輸入就有很多形式;如果對這個系統輸入動能,也就是用手來旋轉這個圓形導線,使其在磁場中有效面積發生改變,那麼磁通量改變,產生感應電流。


2:如果對系統輸入電能,即控制電磁鐵中的電流大小,讓磁場隨時間變化,這時穿過閉合迴路的磁通量發生改變,產生感應電流。當然這都是從能量守恆的角度來解釋,下面就從微觀角度來解釋;我們知道一個運動的帶電粒子會在磁場中受到洛倫茲力,方向符合安培定則,其中帶電粒子是相對於磁場運動的,而帶電粒子的運動就有電流形成;


那我們可以反過來看,在這個系統中,導線中有自由電子,但是電子不動,而是磁場隨時間變化,那麼導線中的電子在空間中的不同時刻處在不同大小的磁場強度中,這就相當於自由電子相對於磁場運動,那自然就會產生感應電流,這是一種通俗的說法;實際上磁場變化時,會產生變化的電場,然後導線中的自由電子在電場的作用下運動形成感應電流。


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