發布日期：2022-10-09 點擊率：99
首頁 ? 初級電工基礎知識 ? 電磁與電磁感應理論 ? 在此
電磁與電磁感應理論
渦流效應：產生的原因及渦流效應的利弊與控制
從前面我們所學的課程可以得知，通過線圈回路的磁通量發生變化，線圈中就會產生感應電動勢，回路中也就產生感應電流。如果…
變壓器工作原理、原副邊電壓計算公式及變壓器變壓比講解
變壓器工作原理為：當變壓器的原繞組施以交變電壓u1時，便在原繞組中產生一個交變電流i1，這個電流在鐵芯中產生交變磁…
電磁感應之：互感現象（互感電動勢及互感系數）講解
由一個線圈中電流的變化，而在另一個線圈中引起的電磁感應現象稱為互感現象，所產生的電動勢叫做互感電動勢。如果右圖所示…
電磁感應之：自感現象（自感電動勢及自感系數）講解
當通過線圈回路中的電流發生變化時，此電流在線圈回路內所產生的磁通也必然發生變化，那么，這一變化的磁通也將在線圈回路…
楞次定律講解：確定電磁感應電動勢/電流的方向
提出過“焦耳－楞次定律”的著名物理學家海因里希·楞次，在通過大量的電磁感應實驗，總結出確定感應電動勢（也就是感應電…
穿過線圈的磁通發生變化而產生的感應電動勢
導體在磁場中作切割磁力線運動時會在導線兩端產生感應電動勢。把導線連接成一個閉合回路，回路中就有感應電流。在下右圖所…
導線切割磁力線產生的感應電動勢及公式和方向確定：右手定則
實驗表明：只要導體切割磁力線，就有感應電動勢產生。感應電動勢方向（或感應電流方向）與磁場方向、導體運動方向都有關系…
電磁感應原理及現象
從電流的磁感應可以知道，電流能夠產生磁場，磁場具有能量（磁場能），磁場對電流有作用力，由此可見，電能可以轉換為磁能…
磁場對電流的作用（電磁力公式及方向確定法左手定則）講解
實驗表明，通電導體放在磁場中要受到磁場力的作用，這個力被稱為電磁力。磁場的電磁力的大小與磁感應強度、導體內的電流、…
磁通量的定義以及磁通量單位和計算公式與磁通密度講解
定義：在均勻磁場中，磁感應強度B和垂直于磁場方向的某一面積S的乘積，稱為通過這個面積的磁通量，用符號“Φ”表示，因…
磁場強度：磁場強弱物理量，及磁感應強度高斯與特斯拉單位換算
反應磁場強弱的物理量稱為磁感應強度（磁通密度），用大寫字母B表示，其定義為：在磁場中，垂直于磁場方向的通電導體受到…
電流的磁場及磁場方向及安培右手定則講解
在磁鐵周圍的空間中存在一種特殊的物質，它能表現一種力的作用，這一特殊物質就是磁場。磁場的大小強弱和方向可以用假象的…
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電磁感應
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
審核
。
電磁感應（Electromagnetic induction）現象是指放在變化磁通量中的導體，會產生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流（感生電流）。邁克爾·法拉第是一般被認定為于1831年發現了電磁感應的人，雖然弗朗切斯科·桑特代斯基（Francesco Zantedeschi）在1829年的工作可能對此有所預見。電磁感應是指因為磁通量變化產生感應電動勢的現象。電磁感應現象的發現，是電磁學領域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內在聯系，而且為電與磁之間的相互轉化奠定了實驗基礎，為人類獲取巨大而廉價的電能開辟了道路，在實用上有重大意義。電磁感應現象的發現，標志著一場重大的工業和技術革命的到來。事實證明，電磁感應在電工、電子技術、電氣化、自動化方面的廣泛應用對推動社會生產力和科學技術的發展發揮了重要的作用。若閉合電路為一個n匝的線圈，則瞬時電動勢又可表示為：ε=n*ΔΦ/Δt（Δt→0）。式中n為線圈匝數，ΔΦ為磁通量變化量，單位Wb（韋伯） ，Δt為發生變化所用時間，單位為s（秒）。ε 為產生的感應電動勢，單位為V（伏特，簡稱伏）。電磁感應俗稱磁生電，多應用于發電機。
中文名
電磁感應
外文名
electromagnetic induction
別 名
法拉第原理
提出者
邁克爾·法拉第
提出時間
1831年
適用領域
電磁物理學
應用學科
物理學
目錄
1
基本概念
?
磁通量
?
現象
?
能量的轉化
?
感應電動勢
2
相關知識
3
計算公式
4
定律
?
發現
?
描述
?
條件
?
重要實驗
5
科技應用
?
動圈式話筒
?
磁帶錄音機
?
汽車車速表
?
熔煉金屬
?
電動機
?
變壓器
6
重要意義
電磁感應基本概念
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語音
1831年，一位叫邁克爾·法拉第的科學家發現了磁與電之間的相互聯系和轉化關系。只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就會產生感應電流。這種利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應（Electromagnetic induction），產生的電流叫做感應電流。
百科x混知：圖解電磁感應
電磁感應現象的產生條件有兩點（缺一不可）。l 閉合電路。l 穿過閉合電路的磁通量發生變化。讓磁通量發生變化的方法有兩種，如圖1所示。一種方法是讓閉合電路中的導體在磁場中做切割磁感線的運動；另一種方法是讓磁場在導體內運動。
圖1 產生磁通量的方法
電磁感應磁通量
電磁感應
設在勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應強度為B，平面的面積為S。(1)定義：在勻強磁場中，磁感應強B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量，簡稱磁通。(2)定義式：Φ=BS當平面與磁場方向不垂直時：Φ=BS⊥=BScosθ（θ為平面的垂線與磁場方向的夾角）(3)物理意義垂直穿過某個面的磁感線條數表示穿過這個面的磁通量。(4)單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb。1Wb=1T·1m2=1V·s。（5）標量性：磁通量是標量，但是有正負之分，
電磁感應現象
(1)電磁感應現象：閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動，電路中產生感應電流。
電磁灶是應用電磁感應圖片
(2)感應電流：在電磁感應現象中產生的電流。(3)產生電磁感應現象的條件：①兩種不同表述a．閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動b．穿過閉合電路的磁場發生變化②兩種表述的比較和統一a．兩種情況產生感應電流的根本原因不同閉合電路中的一部分導體與磁場發生相對運動時，是導體中的自由電子隨導體一起運動，受到的洛倫茲力的一個分力使自由電子發生定向移動形成電流，這種情況產生的電流有時稱為動生電流。穿過閉合電路的磁場發生變化時，根據電磁場理論，變化的磁場周圍產生電場，電場使導體中的自由電子定向移動形成電流，這種情況產生的電流稱為感應電流或感生電流。b．兩種表述的統一兩種表述可統一為穿過閉合電路的磁通量發生變化。③產生電磁感應現象的條件不論用什么方法，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。條件：a．閉合電路；b．一部分導體 ； c．做切割磁感線運動
電磁感應能量的轉化
能的轉化守恒定律是自然界普遍規律，同樣也適用于電磁感應現象。
電磁感應感應電動勢
(1)定義：在電磁感應現象中產生的電動勢，叫做感應電動勢。方向是由低電勢指向高電勢。(2)產生感應電動勢的條件：導體在磁場中做切割磁感線運動。(3)物理意義：感應電動勢是反映電磁感應現象本質的物理量。
電磁感應式
(4)方向規定：內電路中的感應電流方向，為感應電動勢方向。(5)反電動勢：在電動機轉動時，線圈中也會產生感應電動勢，這個感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用，這個電動勢稱為反電動勢。
電磁感應相關知識
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語音
電磁感應部分涉及三個方面的知識：
電磁感應式
一是電磁感應現象的規律。電磁感應研究的是其他形式能轉化為電能的特點和規律，其核心是法拉第電磁感應定律和楞次定律。
電磁感應燈
楞次定律表述為：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。即要想獲得感應電流(電能)必須克服感應電流產生的安培力做功，需外界做功，將其他形式的能轉化為電能。法拉第電磁感應定律是反映外界做功能力的，磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，外界做功的能力也越大。二是電路及力學知識。主要討論電能在電路中傳輸、分配，并通過用電器轉化成其他形式能的特點規律。在實際應用中常常用到電路的三個規律(歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)和力學中的牛頓定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理和能量守恒定律等概念。三是右手定則。右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進入手心（當磁感線為直線時，相當于手心面向N極），大拇指指向導線運動方向，則四指所指方向為導線中感應電流的方向。電磁學中，右手定則判斷的主要是與力無關的方向。為了方便記憶，并與左手定則區分，可以記憶成：左力右電（即左手定則判斷力的方向，右手定則判斷電流的方向）。或者左力右感、左生力右通電。
電磁感應計算公式
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語音
一、感應電動勢的大小計算公式⑴E=nΔΦ/Δt（普適公式）{法拉第電磁感應定律，E：感應電動勢(V)，n：感應線圈匝數，ΔΦ/Δt：磁通量的變化率}。⑵E=BLVsinA(切割磁感線運動) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行，但可以不和磁感線垂直，其中sinA為v或L與磁感線的夾角。L：有效長度(m)，一般用于求瞬時感應電動勢，但也可求平均電動勢。⑶Em=nBSω（交流發電機最大的感應電動勢）{Em：感應電動勢峰值}。
手持式電磁感應
⑷E=BL2ω/2（導體一端固定以ω旋轉切割）{ω：角速度(rad/s)，V：速度(m/s)}。二、磁通量Φ=BS ，其中Φ：磁通量(Wb)，B：勻強磁場的磁感應強度(T)，S：正對面積(m2) 計算公式△Φ=Φ1-Φ2 ，△Φ=B△S=BLV△t。3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向：由負極流向正極}。4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt，其中L：自感系數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大)，ΔI：變化電流，Δt:所用時間，ΔI/Δt：自感電流變化率(變化的快慢)。△特別注意 ：Φ， △Φ ，△Φ/△t無必然聯系，E與電阻無關 E=n△Φ/△t 。 電動勢的單位是伏V ，磁通量的單位是韋伯Wb ，時間單位是秒s。
電磁感應定律
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電磁感應發現
邁克爾·法拉第
1820年H.C.奧斯特發現電流磁效應后，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A.von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，稍滯后。電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象，但由于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，這是一種非恒定的暫態效應。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，運動的恒定電流，運動的磁鐵，在磁場中運動的導體，并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。1862年，英國物理學家麥克斯韋發表了論文“論物理力線”，引出位移電流的概念，指出變化的電場也能產生磁場。1864年，麥克斯韋在論文“電磁場的動力學理論”中，運用場論觀點演繹了系統的電磁理論并預見了電磁波的存在。1873年，麥克斯韋在《電磁學通論》一書中全面地總結了19世紀中葉之前庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等人的系列發現和實驗結果，通過科學的假設和合理的邏輯思維，第一次完整地建立了電場理論體系，將電場理論用簡潔、對稱、美觀的數學形式表示出來，后來經赫茲等人整理成為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。1888年，德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。
[1]
法拉第演示電磁感應
后來，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。并按產生原因的不同，把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種，前者起源于洛倫茲力，后者起源于變化磁場產生的有旋電場。法拉第定律最初是一條基于觀察的實驗定律。后來被正式化，其偏導數的限制版本，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于法拉第于1831年所作的實驗。這個效應被約瑟夫·亨利大約同時發現，但法拉第的發表時間較早。見·麥克斯韋討論電動勢的原著。于1834年由俄國科學家海因里希·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。
電磁感應描述
電磁感應定律
因磁通量變化產生感應電動勢的現象，閉合電路的一部份導體在磁場里做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中就會產生電流。這種現象叫電磁感應現象。產生的電流稱為感應電流。這是初中物理課本為便于學生理解所定義的電磁感應現象，不能全面概括電磁感現象：閉合線圈面積不變，改變磁場強度，磁通量也會改變，也會發生電磁感應現象。所以準確的定義如下：因磁通量變化產生感應電動勢的現象。
[2]
電磁感應條件
1.電路是閉合且流通的。
電磁感應
2.穿過閉合電路的磁通量發生變化。3.電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動（切割磁感線運動就是為了保證閉合電路的磁通量發生改變）(只能部分切割，全部切割無效)(如果缺少一個條件，就不會有感應電流產生).。4.感應電流產生的微觀解釋：電路的一部分在做切割磁感線運動時，相當于電路的一部分內的自由電子在磁場中作不沿磁感線方向的運動，故自由電子會受洛倫茲力的作用在導體內定向移動，若電路的一部分處在閉合回路中就會形成感應電流，若不是閉合回路，兩端就會積聚電荷產生感應電動勢。5.電磁感應現象中之所以強調閉合電路的“一部分導體”，是因為當整個閉合電路切割磁感線時，左右兩邊產生的感應電流方向分別為逆時針和順時針，對于整個電路來講電流抵消了。6.電磁感應中的能量關系：電磁感應是一個能量轉換過程，例如可以將重力勢能，動能等轉化為電能，熱能等。
電磁感應重要實驗
電磁感應
在一個空心紙筒上繞上一組和電流計聯接的導體線圈，當磁棒插進線圈的過程中，電流計的指針發生了偏轉，而在磁棒從線圈內抽出的過程中，電流計的指針則發生反方向的偏轉，磁棒插進或抽出線圈的速度越快，電流計偏轉的角度越大.但是當磁棒不動時，電流計的指針不會偏轉。對于線圈來說，運動的磁棒意味著它周圍的磁場發生了變化，從而使線圈感生出電流.法拉第終于實現了他多年的夢想——用磁的運動產生電。奧斯特和法拉第的發現，深刻地揭示了一組極其美妙的物理對稱性：運動的電產生磁，運動的磁產生電。不僅磁棒與線圈的相對運動可以使線圈出現感應電流，一個線圈中的電流發生了變化，也可以使另一個線圈出現感應電流。將線圈通過開關k與電源連接起來，在開關k合上或斷開的過程中，線圈2就會出現感應電流. 如果將與線圈1連接的直流電源改成交變電源，即給線圈1提供交變電流，也引起線圈出現感應電流. 這同樣是因為，線圈1的電流變化導致線圈2周圍的磁場發生了變化。
電磁感應科技應用
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語音
電磁感應動圈式話筒
圖2 話筒的工作原理-----電磁感應
在劇場里，為了使觀眾能聽清演員的聲音，常常需要把聲音放大，放大聲音的裝置主要包括話筒，擴音器和揚聲器三部分。話筒是把聲音轉變為電信號的裝置。圖2是動圈式話筒構造原理圖，它是利用電磁感應現象制成的，當聲波使金屬膜片振動時，連接在膜片上的線圈（叫做音圈）隨著一起振動，音圈在永久磁鐵的磁場里振動，其中就產生感應電流（電信號），感應電流的大小和方向都變化，變化的振幅和頻率由聲波決定，這個信號電流經擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發出放大的聲音。
電磁感應磁帶錄音機
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后，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后，送到揚聲器，揚聲器把音頻電流還原成聲音。在錄音機里，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。
電磁感應汽車車速表
汽車車速表------電磁感應
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布是不均勻的，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，而后方則逐漸減少。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；反之后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。由于這種吸引作用，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于平衡狀態。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。
電磁感應熔煉金屬
利用渦流加熱和熔煉金屬------電磁感應
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布的，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，適于冶煉特種合金和特種鋼。感應加熱法也廣泛用于鋼件的熱處理，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，然后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。
電磁感應電動機
直流電動機
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。然后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等于驅動電流的電壓。
電磁感應變壓器
變壓器
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。在磁場作用范圍中的第二條電線，會感受到磁場的轉變，于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。
電磁感應重要意義
編輯
語音
法拉第的實驗表明，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化就有電流產生。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ε表示，即ε=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，它揭示了電和磁現象之間的相互聯系。法拉第電磁感應定律的重要意義在于，一方面，依據電磁感應的原理，人們制造出了發電機，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。
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參考資料
1.
張成義編著,電磁場與電磁波,機械工業出版社,2017.04,第15頁
2.
陳穎聰主編,大學物理 下,北京理工大學出版社,2016.01,第287-288頁
電磁感應資訊
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2021-08-04
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2021-08-02
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1053
0
發電機及其工作原理
發電機是指將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳...
2021-07-15
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電磁感應電磁力機械設備
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楞次定律右手定則圖解
楞次定律是判定感生電動勢(感應電流)方向的普遍定律。楞次定律判定的對象是閉合回路，適用于一切電磁感應現象。右手定則判定的對象是一段直?導線，只適用于導線...
2021-07-11
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電流電磁感應楞次定律
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老產品應用新技術，家電行業精彩創意頻出
人們談到紅海，說的是市場瓜分結束、技術基本定型；談到藍海，說的是行業新興，技術仍在發展。然而，最近筆者發現，在一些貼近消費者的消費類產品上，也許存在一絲...
2021-06-18
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家電電磁感應
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濾波器分類介紹，它的分類有哪些
濾波器分類介紹 按所處理的信號分為模擬濾波器和數字濾波器兩種。 按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。 低通濾波器：它允許信號中的低頻...
2021-05-03
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濾波器電磁感應
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電磁傳感器，磁電式傳感器和霍爾傳感器的工作原理
先了解一下霍爾傳感器的工作原理。霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器，廣泛地應用于工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。通過霍爾效應實驗測定...
2021-05-03
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霍爾傳感器半導體材料電磁感應
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電感有哪幾種分類呢？
電感是用絕緣導線(例如漆包線,沙包線等)繞制而成的電磁感應元件，電感元件是一種儲能元件，電感元件的原始模型為導線繞成圓柱線圈。當線圈中通以電流i，在線圈...
2021-04-27
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線圈電感電磁感應
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磁電式傳感器
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磁電式傳感器是利用電磁感應原理，將輸入的運動速度轉換成線圈中的感應電勢輸出。它直接將被測物體的機械能量轉換成電信號輸出，工作不需要外加電源，是一種典型的無源傳感器。由于這種傳感器輸出功率較大，因而大大地簡化了配用的二次儀表電路。
[1]
磁電式傳感器有時也稱作電動式或感應式傳感器， 它只適合進行動態測量。由于它有較大的輸出功率，故配用電路較簡單；零位及性能穩定；
中文名
磁電式傳感器
別 名
電動式或感應式傳感器
類 別
傳感器
工作頻帶
10～1000Hz
特 性
雙向轉換
原 理
電磁感應
目錄
1
原理結構
2
工作原理
3
測量電路
4
設計原則
5
分類
?
霍爾式
?
應用
6
傳遞矩陣
7
磁電應用
磁電式傳感器原理結構
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利用其逆轉換效應可構成力(矩)發生器和電磁激振器等。根據這一原理，可以設計成變磁通式和恒磁通式兩種結構型式，構成測量線速度或角速度的磁電式傳感器。圖1所示為分別用于旋轉角速度及振動速度測量的變磁通式結構。變磁通式結構(a)旋轉型（變磁））； (b)平移型（變氣隙）其中永久磁鐵1(俗稱“磁鋼”)與線圈4均固定，動鐵心3(銜鐵)的運動使氣隙5和磁路磁阻變化，引起磁通變化而在線圈中產生感應電勢，因此又稱變磁阻式結構。
圖1 變磁式結構
磁電式傳感器工作原理
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根據電磁感應定律, 當w匝線圈在恒定磁場內運動時, 設穿過線圈的磁通為Φ, 則線圈內的感應電勢E與磁通變化率dΦ/dt有如下關系: E=-w(dΦ/dt)
磁電式傳感器測量電路
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磁電式傳感器直接輸出感應電勢, 且傳感器通常具有較高的靈敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器, 若要獲取被測位移或加速度信號, 則需要配用積分或微分電路。
磁電式傳感器設計原則
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磁電感應式傳感器有兩個基本元件組成:一個是產生恒定直流磁場的磁路系統，為了減小傳 感器體積，一般采用永久磁鐵;另一個是線圈，由它與磁場中的磁通交鏈產生感應電動勢。感應 電動勢與磁通變化率或者線圈與磁場相對運動速度成正比，因此必須使它們之間有一個相對運 動。作為運動部件，可以是線圈，也可以是永久磁鐵。所以，必須合理地選擇它們的結構形式、 材料和結構尺寸.以滿足傳感器的基本性能要求。對于慣性式傳感器，具體計算時，一般是先根據使用場合、使用對象確定結構形式和體積大 小（即輪廓尺寸），然后根據結構大小初步確定磁路系統，計算磁路以便決定磁感應強度B。這樣，由技術指標給定的靈敏度S值以及確定的B值，由S=e/v=BιN即可求得線圈的匝數N。因為 在確定磁路系統時，氣隙的尺寸已經確定了，線圈的尺寸也已確定，亦即 ι已經確定。根據這些 參數，便可初步確定線圈導線的直徑d。從提高靈敏度的角度來看，B值大，S值也大，因此磁路 結構尺寸應大些。只要結構尺寸允許，磁鐵可盡量大些，并選擇B值大的永磁材料，匝數N也可 取得大些。當然具體計算時導線的增加也是受其他條件制約的，各參數的選擇要統一考慮，盡量從優。
磁電式傳感器分類
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一般分為兩種：（1）磁電感應式（2）霍爾式
磁電式傳感器霍爾式
霍爾效應置于磁場中的導體（或半導體），當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向會產生電動勢（霍爾電勢），原因是電荷受到洛倫茲力的作用。定向運動的電子除受到洛侖茲力外，還受到霍爾電場的作用，當fl=fE時，達到平衡，此時基本結構
霍爾元件的基本結構圖如圖2：
圖2
基本特性（1）額定激勵電流和最大允許激勵電流當霍爾元件自身溫升10度時所流過的激勵電流以元件最大溫升為限制所對應的激勵電流（2）輸入電阻和輸出電阻激勵電極間的電阻電壓源內阻（3）不等位電勢和不等位電阻當霍爾元件的激勵電流為I時，若元件所處位置磁感應強度為零，此時測得的空載霍爾電勢。不等位電勢就是激勵電流經不等位電阻所產生的電壓。（4）寄生直流電勢（5）霍爾電勢溫度系數誤差補償（1）零點誤差：不等位電勢：①電極引出時偏斜，②半導體的電阻特性（等勢面傾斜）造成。③激勵電極接觸不良。寄生直流電勢：由于霍耳元件是半導體，外接金屬導線時，易引起PN節效應，當電流為交流電時，整個霍耳元件形成整流效應，PN節壓降構成寄生直流電勢，帶來輸出誤差。補償方法制作工藝上保證電極對稱、歐姆接觸電路補償
[2]
（2）霍爾元件的溫度補償誤差原因：溫度變化時，KH,Ri（輸入電阻）變化補償辦法1.對溫度引起的I進行補償。采用恒流源供電。但只能減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵電流的變化的影響。2.對KHI乘積項同時進行補償。采用恒流源與輸入回路并聯電阻。如圖3所示：
圖3
磁電式傳感器應用
（1）霍爾式位移傳感器工作原理圖：如圖4所示
圖4
(2)幾種霍爾式轉速傳感器的結構：如圖5所示:
圖5
(3)霍爾計數裝置的工作示意圖及電路圖：如圖6所示：
[2]
圖6
磁電式傳感器傳遞矩陣
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一.傳遞矩陣一.機械阻抗圖(a)所示的質量為m、彈簧剛度為k，阻尼系數為c的單自由度機械振動系統。設在力F作用下產生的振動速度和位移分別為v和x，由此可列出力平衡方程機械阻抗圖(b)所示的由電阻R、電感L和電容C組成的串聯電路，設電源電壓為u，回路電流為i、電荷為q。由此可列出電壓平衡方程這兩個微分方程式雖然機電內容不同，但形式相同。因此，這兩個系統為一對相似系統。一個系統可以根據求解它的微分方程來討論其動態特性，故上述兩相似系統的動態特性必然一致，可以實現機電模擬。一對相似系統(a)單自由度機械振動系統；(b)RLC串聯電路在電路中存在著電阻抗，它是將電流與電壓聯系起來的一個參數，可以設想，如同電路中的電阻抗一樣，假設機械系統存在“機械阻抗”ZM。類似于電系統，由第一個式子可得可見ZM是將機械系統 中某一點上的運動響 應與引起這個運動的力聯系起來的一個參數。由此可得，作簡諧運動的線性機械系統的機械阻抗的定義為機械阻抗ZM(復數)=激振力(復數)/運動響應(復數)引用機械阻抗概念來分析機械系統的動態特性，就可以用簡單的代數方法求得描述動態特性的傳遞函數，而不必求解微分方程。
磁電式傳感器磁電應用
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測振傳感器磁電式傳感器主要用于振動測量。其中慣性式傳感器不需要靜止的基座作為參考基準，它直接安裝在振動體上進行測量，因而在地面振動測量及機載振動監視系統中獲得了廣泛的應用。常用地測振傳感器有動鐵式振動傳感器、圈式振動速度傳感器等。(一).測振傳感器的應用航空發動機、各種大型電機、空氣壓縮機、機床、車輛、軌枕振動臺、化工設備、各種水、氣管道、橋梁、高層建筑等，其振動監測與研究都可使用磁電式傳感器。(二).測振傳感器的工作特性振動傳感器是典型的集中參數m、k、c二階系統。作為慣性(絕對)式測振傳感器，要求選擇較大的質量塊m和較小的彈簧常數k。這樣，在較高振動頻率下，由于質量塊大慣性而近似相對大地靜止。這時，振動體(同傳感器殼體)相對質量塊的位移y(輸出)就可真實地反映振動體相對大地的振幅x(輸入)。磁電式力發生器與激振器前已指出磁電式傳感器具有雙向轉換特性，其逆向功能同樣可以利用。如果給速度傳感器的線圈輸入電量，那么其輸出量即為機械量。在慣性儀器——陀螺儀與加速度計中廣泛應用的動圈式或動鐵式直流力矩器就是上述速度傳感器的逆向應用。它在機械結構的動態實驗中是非常重要的設備，用以獲取機械結構的動態參數，如共振頻率、剛度、阻尼、振動部件的振型等。除上述應用外，磁電式傳感器還常用于扭矩、轉速等測量。
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參考資料
1.
李開宇．傳感器原理：科學出版社，2007年
2.
陳杰．傳感器與檢測技術：高等教育出版社，2002.8：80
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