正文 294 電磁感應器 4 文 / 月之輪迴
磁帶錄音機的原理折疊
磁帶錄音機主要由機內話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚聲器、傳動機構等部分組成，是錄音機的錄、放原理示意圖。錄音時，聲音使話筒中產生隨聲音而變化的感應電流——音頻電流，音頻電流經放大電路放大後，進入錄音磁頭的線圈中，在磁頭的縫隙處產生隨音頻電流變化的磁場。磁帶緊貼著磁頭縫隙移動，磁帶上的磁粉層被磁化，在磁帶上就記錄下聲音的磁信號。
放音是錄音的逆過程，放音時，磁帶緊貼著放音磁頭的縫隙通過，磁帶上變化的磁場使放音磁頭線圈中產生感應電流，感應電流的變化跟記錄下的磁信號相同，所以線圈中產生的是音頻電流，這個電流經放大電路放大後，送到揚聲器，揚聲器把音頻電流還原成聲音。
在錄音機裡，錄、放兩種功能是合用一個磁頭完成的，錄音時磁頭與話筒相連；放音時磁頭與揚聲器相連。
汽車車速表折疊
汽車駕駛室內的車速表是指示汽車行駛速度的儀表。它是利用電磁感應原理，使表盤上指針的擺角與汽車的行駛速度成正比。車速表主要由驅動軸、磁鐵、速度盤，彈簧游絲、指針軸、指針組成。其中永久磁鐵與驅動軸相連。在表殼上裝有刻度為公里/小時的表盤。
永久磁鐵的磁感線方向如圖1所示。其中一部分磁感線將通過速度盤，磁感線在速度盤上的分佈是不均勻的，越接近磁極的地方磁感線數目越多。當驅動軸帶動永久磁鐵轉動時，則通過速度盤上各部分的磁感線將依次變化，順著磁鐵轉動的前方，磁感線的數目逐漸增加。而後方則逐漸減少。由法拉第電磁感應原理知道，通過導體的磁感線數目發生變化時，在導體內部會產生感應電流。又由楞次定律知道。感應電流也要產生磁場，其磁感線的方向是阻礙（非阻止）原來磁場的變化。用楞次定律判斷出。順著磁鐵轉動的前方，感應電流產生的磁感線與磁鐵產生的磁感線方向相反，因此它們之間互相排斥；反之後方感應電流產生的磁感線方向與磁鐵產生的磁感線方向相同，因此它們之間相互吸引。由於這種吸引作用，速度盤被磁鐵帶著轉動，同時軸及指針也隨之一起轉動。
為了使指針能根據不同車速停留在不同位置上，在指針軸上裝有彈簧游絲，游絲的另一端固定在鐵殼的架上。當速度盤轉過一定角度時。游絲被扭轉產生相反的力矩，當它與永久磁鐵帶動速度盤的力矩相等時，則速度盤停留在那個位置而處於平衡狀態。這時，指針軸上的指針便指示出相應的車速數值。
永久磁鐵轉動的速度和汽車行駛速度成正比。當汽車行駛速度增大時，在速度盤中感應的電流及相應的帶動速度盤轉動的力矩將按比例地增加，使指針轉過更大的角度，因此車速不同指針指出的車速值也相應不同。當汽車停止行駛時，磁鐵停轉，彈簧游絲使指針軸復位，從而使指針指在「0」處。
熔煉金屬折疊
交流的磁場在金屬內感應的渦流能產生熱效應。這種加熱方法與用燃料加熱相比有很多優點，除課本所述外還有：加熱效率高，達到50∼90%；加熱速度快；用不同頻率的交流可得到不同的加熱深度。這是因為渦流在金屬內不是均勻分佈的，越靠近金屬表面層電流越強，頻率越高這種現象越顯著，稱為「趨膚效應」。工業上把感應加熱依頻率分為四種：工頻（50赫）；中頻（0.5∼8千赫）；超音頻（20∼60千赫）；高頻（60∼600千赫）。工頻交流直接由配電變壓器提供；中頻交變電流由三相電動機帶動中頻發電機或用可控硅逆變器產生；超音頻和高頻交流由大功率電子管振蕩器產生。
無心式感應熔爐的用途是熔煉鑄鐵、鋼、合金鋼和銅、鋁等有色金屬。所用交流的頻率要隨坩鍋能容納的金屬質量多少來選擇，以取得最好的效果。例如：5千克的用20千赫，100千克的用2.5千赫，5噸的用1千赫以至50千赫。
冶煉鍋內裝入被冶煉的金屬，讓高頻交變電流通過線圈，被冶煉的金屬中就產生很強的渦流。從而產生大量的熱使金屬熔化這種冶煉方法速度快，溫度容易控制。能避免有害雜質混入被冶煉的金屬中，適於冶煉特種合金和特種鋼。
感應加熱法也廣泛用於鋼件的熱處理。如淬火、回火、表面滲碳等，例如齒輪、軸等只需要將表面淬火提高硬度、增加耐磨性，可以把它放入通有高頻交流的空心線圈中，表面層在幾秒鐘內就可上升到淬火需要的高溫，顏色通紅，而其內部溫度升高很少，然後用水或其他淬火劑迅速冷卻就可以了，其他的熱處理工藝，可根據需要的加熱深度選用中頻或工頻等。
歷史淵源折疊
法拉第定律最初是一條基於觀察的實驗定律。後來被正式化，其偏導數的限製版本，跟其他的電磁學定律一塊被列麥克斯韋方程組的現代亥維賽版本。
法拉第電磁感應定律是基於法拉第於1831年所作的實驗。這個效應被約瑟.亨利於大約同時發現，但法拉第的發表時間較早。
見麥克斯韋討論電動勢的原著。
於1834年由波羅的海德國科學家海因裡希.楞次發現的楞次定律，提供了感應電動勢的方向，及生成感應電動勢的電流方向。
重要意義折疊
法拉第的實驗表明，不論用什麼方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有電流產生。這種現象稱為電磁感應現象，所產生的電流稱為感應電流。
法拉第根據大量實驗事實總結出了如下定律：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。
感應電動勢用e表示，即e=nΔΦ/Δt這就是法拉第電磁感應定律。
電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，它揭示了電、磁現象之
間的相互聯繫。法拉第電磁感應定律的重要意義在於，一方面，依據電磁感應的原理，人們製造出了發電機，電能的大規模生產和遠距離輸送成為可能；另一方面，電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。人類社會從此邁進了電氣化時代。??
其他資料折疊
發現者折疊
1820年h.c.奧斯特發現電流磁效應後，許多物理學家便試圖尋找它的逆效應，提出了磁能否產生電，磁能否對電作用的問題，1822年d.f.j.阿喇戈和洪堡在測量地磁強度時，偶然發現金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年，阿喇戈根據這個現象做了銅盤實驗，發現轉動的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉，但磁針的旋轉與銅盤不同步，稍滯後。電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象，但由於沒有直接表現為感應電流，當時未能予以說明。
1831年8月，m.法拉第在軟鐵環兩側分別繞兩個線圈，其一為閉合回路，在導線下端附近平行放置一磁針，另一與電池組相連，接開關，形成有電源的閉合回路。實驗發現，合上開關，磁針偏轉；切斷開關，磁針反向偏轉，這表明在無電池組的線圈中出現了感應電流。法拉第立即意識到，這是一種非恆定的暫態效應。緊接著他做了幾十個實驗，把產生感應電流的情形概括為5類：變化的電流，變化的磁場，運動的恆定電流，運動的磁鐵，在磁場中運動的導體，並把這些現象正式定名為電磁感應。進而，法拉第發現，在相同條件下不同金屬導體回路中產生的感應電流與導體的導電能力成正比，他由此認識到，感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢產生的，即使沒有回路沒有感應電流，感應電動勢依然存在。
後來，給出了確定感應電流方向的楞次定律以及描述電磁感應定量規律的法拉第電磁感應定律。並按產生原因的不同，把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種，前者起源於洛倫茲力，後者起源於變化磁場產生的有旋電場。
變壓器折疊
法拉第定律所預測的電動勢，同時也是變壓器的運作原理。當線圈中的電流轉變時，轉變中的電流生成一轉變中的磁場。在磁場作用範圍中的第二條電線，會感受到磁場的轉變，於是自身的耦合磁通量也會轉變（dΦb/dt）。因此，第二個線圈內會有電動勢，這電動勢被稱為感應電動勢或變壓器電動勢。如果線圈的兩端是連接著一個電負載的話，電流就會流動。
電動機折疊
發電機可以「反過來」運作，成為電動機。例如，用法拉第碟片這例子，設一直流電流由電壓驅動，通過導電軸臂。然後由洛倫茲力定律可知，行進中的電荷受到磁場b的力，而這股力會按佛來明左手定則訂下的方向來轉動碟片。在沒有不可逆效應（如摩擦或焦耳熱）的情況下，碟片的轉動速率必需使得dΦb/dt等於驅動電流的電壓。(未完待續)