A-level 物理 (進階物理)/電磁感應
磁場在移動的導線中產生電流。這個過程被稱為電磁感應。
穿過線圈的磁場具有一種稱為磁通鏈的性質。它是磁通量 Φ 和線圈匝數 N 的乘積。
只有當磁場相對於線圈運動時，線圈中才會感應出電流。法拉第定律給出了磁場線上圈中產生的電動勢 (emf) ε
換句話說，線上圈中感應的電動勢（電勢）與磁通鏈變化率成正比。實際上，這意味著如果線圈相對於磁場靜止，就不會感應出電動勢。為了感應出電動勢，線圈或磁場必須移動。或者，我們可以改變線圈的匝數，例如，透過壓碎線圈，或按下開關，將更多線圈新增到電路中，或將更多線圈移入磁場中。
法拉第定律也可以反過來。如果我們將兩邊積分並根據 Φ 對公式進行重新排列，我們會發現磁通量取決於電壓的積分——而不是它的變化率。如果我們線上圈上施加電動勢，它會感應出磁場。磁通量不依賴於電動勢的變化率，但電動勢依賴於磁通鏈的變化率。
楞次定律描述了由磁通量變化引起的電流/電動勢的方向。它指出感應電流會阻礙磁場的變化。它是透過產生它自己的磁場來做到這一點的。這就解釋了法拉第定律中的負號。這也意味著由電流（而不是電流的變化）引起的磁通量與電流成正比，因為磁通量是響應電流而產生的。
因此，磁通量的變化會感應出電流和電壓，它們與磁通量變化率成正比。這與歐姆定律 (V = IR) 相一致。線圈中的電流和電壓會感應出與電流和電壓成正比的磁通量。
1. 一個 30 cm 長、0.5 mm 厚的線圈，其垂直於磁通量的磁通量為 10 Wb，其磁通鏈是多少？
2. 如果上面的線圈在 2 秒內被穩定地壓碎，那麼會維持多少電動勢？
3. 磁通電路中的磁通量根據方程 Φ = sin ωt 變化。感應電動勢的方程是什麼？
4. 使用一個常數 k，什麼是可以感應出上面磁通電路中的磁通量的電流的方程？
5. 畫出前面兩個問題中推匯出的磁通量、磁通鏈、電動勢和電流的圖形。