在上一篇中我跟大家说到了关于我最近制作的特斯拉线圈的一些解释还有对其一些基础原理的简单补充。这回我将会给大家讲一下另一个比较重要的基础元件：线圈（中学生请注意，这是考试重点！）。本篇还是会以通俗易懂的语言来给大家进行科普（因此也会出现一些误漏，希望有大佬能指出），尽量做到就算是文科生也能听懂。好了接下来进入正题吧！

首先先说说磁场吧！在很小的时候，我们就知道，磁铁产生的磁场有两个极，分别是N和S

，而且有“同性相斥，异性相吸”的特点。不过能产生磁场的东西可不止天然的磁铁，还包括人造的磁铁--“线圈”

说起线圈，首先我们先说一下电磁感应现象。在小学的科学课里，老师就告诉过我们，电能够生磁，磁也能生电。或许有些人还亲自做过电磁铁呢！老师曾经说过，磁感线是闭合的，且总是由N极指向S极。而且老师还做过一个实验：通电的笔直的导线能够导致在导线下方的小磁针偏转。这正是电生磁现象。如果你沿着导线传到电流的方向看去（这个时候一个导线变成了一个点），那么这个时候磁感线的样子便是以这个导线的点为圆心，逐渐由内而外一圈又一圈的同心圆。那么如何确定磁场的方向呢？很简单！把你的手比出点赞的样子，把大拇指指向电流流向，那么其余的四个指头便是磁感线转圈圈（N一直指向着S）的方向！这便是右手螺旋定则，也叫安培定则（划重点！）

不过鉴于单根导线产生的磁场过于弱小，而且由于磁感线是这种圈型，所以用处较少。通常为了增强磁场强度，我们都是把它在某个地方绕个圈来增加磁场的强度。这便是通电螺线管！电流在沿着线绕圈圈流出。螺线管是一种线圈。

通电螺线管的磁感线分布和条形磁铁的磁感线分布大致相同，想确定它的磁感线方向，还是得用安培定则：把手比成点赞的手势，四个指头指向电流的方向，那么大拇指便是N极的方向（划重点！），是不是很简单？需要值得注意的是，在中学阶段的考试中一定要注意螺线管的绕向，一般推荐先从正极找到线圈头的地方，确定电流方向后在把手比上去，这样的话不容易出错。

那么为啥一根线绕几个圈产生的磁场就变成这样了呢？感兴趣的同学可以用单根导线的安倍定则试验一下！（提示：磁场的叠加）

好的，这便是电生磁的基本规律了，接下来说一说磁生电吧！

在实验课上，老师或许给大家展示过教学用手摇发电机。老师还告诉过你们：闭合回路中导体做切割磁感线运动的时候就会产生电。其原理就是导体中自由电荷在磁场中受力。首先你要知道金属为啥能导电：因为金属中有自由移动的电荷：电子。这个电子在金属里可不像在其它东西里那么老实，它总喜欢四处乱走。而同上电之后电子便嗨皮了，直接走向电源正极。实际上我们规定电流的方向为正电荷移动的方向，可实际上在导体中正电荷（金属原子)是不动的，实际上移动的是负电荷（电子）。可是因为电子带的是负电，电子在移动的时候正电荷相对于电子也移动了（参见初中物理：参照物）。所以我们也可以说电子移动的反方向就是电流的方向。好的，既然说了这个不老实的电子，那我就接着介绍一下电荷和磁场的关系吧！首先大家要知道一点：只有运动着的带电体才可以受到磁力！你或许好奇那为啥磁铁就能相互吸引？其实也和这个有关！原来组成我们这个

世界的大部分宏观物质都是由原子核和电子组成的，而原子核外部排满了电子。这些电子都在不停的绕着原子核转圈圈。。。。等等，刚刚不是说负电荷移动的反方向就是电流的方向吗？那电子也是负电荷，它也在移动，那么可不可以说原子核外的电子运动也是一种电流？答案是肯定的！既然这是个转圈圈的运动，那我们便可以把它想象成只有一圈的螺线管，那么它也会产生磁场吗？当然了！----胡说！如果是这样的话，那不是任何物体都有磁性了吗？那为啥只有像铁钴镍之类的金属才具有磁性？事实上，这些电子虽然会让原子核产生磁场，但是每个原子核每个原子核的核外电子转圈圈的方向是杂乱无章的，这样一来每个原子核产生的磁场就会相互抵消了，物体宏观不显磁性（好比一群电子大军散兵游勇，毫无战斗力）。而铁，钴，镍等材料，由于某些原因，让电子转圈的方向十分整齐有序，这样一来就能使得物体在宏观上表现出磁性（好比一群团结，整齐有序的电子军团，所向披靡），这也就是所谓的分子电流假说了！（只是简单的讲）

这样说的话，每块磁铁里都有电子在不断的运动，因而产生磁场，同时另一块磁铁里的电荷也在不断运动，也会产生磁场，因此俩磁铁就会有相互作用力了！（只是粗略的解释）

那么又有人要说了：按你这理论只要电荷移动就能产生电流，那你看，构成我们的微观粒子有无数个电荷，我每天甩胳膊那咋没有产生电流？其实道理很简单！物体移动的时候是原子核带着电子一起运动的，也就是说，正负电荷同时向同一方向移动，产生了相反的电流。这两个电流同时存在所以在宏观上不表现出电性。（所以这种“电流”在平时也没啥卵用）

不过呢，如果是在磁场中就不一样了！如果物体在磁场力运动的话，磁场会把两种电荷分开，正负电荷会分别向反方向运动，这样的话，在宏观上就会出现了电流了！

那么电荷在磁场中是怎么运动的呢？要判断其实非常的简单！中学就教过一个方法，伸出你的左手，看看有没有这么一个。。。。（咳咳）

伸出你的左手，让磁场的N极指向你的手掌，同时把大拇指撇开，让其余的四个指头指向正电荷移动的方向或者负电荷（电子）移动的反方向（对于通电导线是指向电流方向，而且此法也可以判断磁场中导线受力情况），这样大拇指指向的方向便是电荷受力的方向！

其实还有一种方法，参见

。

那么要这样想的话，磁生电的原理就很清楚了：导线在磁场中运动导致里面电荷受到了力而移动，从而产生电流电压。而且大家都知道运动是相对的，举个例子，如果我相对你运动，那实际上你可能在运动，而我在静止，也可能你是静止的，我是在运动的，也有可能咋俩都在运动（以地面为参照物）。这对于电磁效应也是一样的，也就是说，如果我把整个磁场相对于导体运动，那么导体也会产生电流！比如上图中的方法二：把整个磁铁扔进线圈里，那么与线圈连接的电表就会有示数。

话虽然是这么说，不过要用这种方法来判断磁生电流的方向的话，未免也太麻烦了吧！别担心！科学家们早就想到了这点啦！他们根据这些现象总结出了一个规律：当垂直穿过某个面的磁感线条数（这叫磁通量，就是磁场强度乘以面积）在某个闭合的回路中发生了变化的时候，那么该闭合回路就会产生感应电流！就这么简单！也许有人不明白怎样才算是让闭合回路中的磁通量发生了变化，其实这真的是很随意！比如，你把平行的俩铁棍摆在有磁场的平面上（如图2），俩铁棍个子同一端接上电表，另一边也放上个铁棍，使得你摆的东西成一个矩形，然后移动那根新放的铁棍，一直滑......然后就能产生电流！没错！这就是所谓的“磁通量发生变化”，就是这么随意......

当然了，根据相对运动原理，你也可以让导体不动，让磁铁动起来，如图1，这样通过导体回路的磁通量也会发生变化，这样就也能产生电流了！

不过要值得注意的一点是，还有一种情况，就是磁场不动导体闭合回路也不动，但是我增加磁体产生磁场的强度，这样也会使得磁通量变化，从而产生感应电流。不过一般的天然磁铁在不移动它的情况下，它的磁场强度是不会自己改变的（因为离磁体越近磁场强度越强）。不过人造的磁体，像是电磁铁这类的确很容易做到这点！

总之，只要是让闭合回路中的磁通量发生变化，就会产生感应电流。不过通常上，我们如果想获得很大的感应电流，我们通常会把导线绕成若干匝线圈然后让线圈处在变化的磁通量当中，而非使用单根导线。为啥要这么做呢？如果把磁场比作雨水的话，我们要让电路里有电流就是要收集这些雨水。使用单根导线好比用一个小杯子接水，而线圈就是个大脸盆...所以说这就是我们一般都用线圈的原因（比如市电发电厂）

那么既然已经知道了磁生电的原理了，接下来就该判断一下磁生电流的方向吧！

那么如何判断磁生电流的方向呢？

别着急！先看一个实验吧！（

）把一个空心铜管里扔一个强磁铁，你就会惊奇的发现，磁铁不会直接下落，而是会在铜管里缓慢的螺旋下落！为啥会这样呢？其实和刚刚咱讲到的磁生电有关。大家请看这个铜管，从上往下看是个环，这其实等效为一个闭合回路。当磁铁在这个铜管里运动的时候，就会产生感应电流！

在刚刚我们说到，任何电流流过导体的时候都会产生磁场。而这个感应电流，也会产生自己的磁场，而这个磁场，正是导致了磁铁缓慢下落的原因！因为无论磁铁运动到哪里，这个感应电流产生的磁场总是会把这个磁铁自己的磁场“推开"(本是同根生，相煎何太急！）！不过为啥这个感应电流产生的磁场不会让这个磁铁完全停止甚至弹回去呢？实际上是因为这个感应电流产生的磁场永远比磁铁本身的磁场小。因为感应电流是磁铁运动产生的，这个感应电流的磁场只能从零开始增加，而磁铁永远都是先运动，而且磁铁的磁场是固定不为0的数值，这么一来一个是从零慢慢增加，一个是直接固定的数值，从零增加的那个肯定衡小于那个固定值。加上感应电流磁场自身会被磁铁固定的磁场抵消一部分，这样这个感应磁场就永远不会比磁铁的磁场强（只是个简略的说法）

那么根据这个使磁体变慢的磁场的方向，不就可以逆着推出感应电流的方向了吗？

为了方便起见，我直接告诉大家判断的方法吧！如果大家想的话也可以自己推导一下！如果线圈中磁通量在增加，那么用反着的右手螺旋定则，就是右手大拇指指向S极而不是N极，其余四个指头的指向就是电流方向。当磁通量减少的时候，直接使用右手螺旋定则就行了！为啥会这样呢？总结成8个字就是“增反减同，来拒去留”（重点！）举个例子！如果某线圈中放入一个磁铁（磁通量增加），那么由这个磁铁引发的感应电流也会有自己的磁场，而且这个磁场总是要怼磁铁的磁场，想来不让你进(磁体刚进入的时候感应电流的磁场和磁铁的磁场相反，N极对N极或者S极对S极，会把磁铁往外推）。当这个磁铁从这个线圈里出去的时候（磁通量减少），感应电流产生的磁场总是要拉着这个磁铁，若是你进来了你就别走了（磁体要出去的时候，感应电流的磁场和磁体的磁场相同，N极对S极或者S极对N极，会一直拉着磁体）

如果你把上面的东西都看过了一遍后，那么为啥那个铜管里的磁铁会被减速大家就应该明白了吧！磁铁进去的时候，磁体下方的磁通量在不断的增加，这个变化产生的感应电流又会产生自己的磁场，和磁铁的磁场相反，会把磁铁往上推（不过推力并不大）。当磁铁下落的时候，磁铁上方的磁通量在不断的减小，这个变化产生的感应电流产生的磁场和磁铁的磁场相同，会把磁铁往上拉（拉力也并不大）。磁铁在这个铜管里，下面有力往上推，上面有力往上拉，再加上有重力，这样掉下去肯定比在普通环境下的磁铁下落速度要慢！

好的，关于电磁和线圈的某些基本规律就是这样了！

以上内容纯手打，部分内容参照了百度百科，图片来源于网络！

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