第四节 电磁感应
第四章 电磁相互作用原理
第四节 电磁感应
照抄一段：电磁感应（Electromagnetic induction）又称磁电感应现象，是指闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的方法叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
现在，我们对磁场有了一个全新的理解，对于电子在磁场中的受力情况应该会有一个较为感性的认识了：电子在一个外部磁场中的受力方向与磁场的方向必定是相同的，见下图。
按道理，导体内的自由电子在一个恒定的磁场中，即使导体处于相对静止状态，也会受到磁场连续的推动力，导体内的自由电子受力偏移就会产生密度差，应该会在导体内形成电动势的，然而事实上并非这样。将导线放在永磁铁上，导线并不会产生电压或电流。
我们在原子结构里找原因。
导体内的电子是否“自由”，取决于他是否被原子核俘获成为轨道电子。一旦电子成为轨道电子，他就无法参与原子外部的电流活动，但这不是绝对的。原子物质内部在一定的条件下力的作用是整体性的，任何一个地方发生受力的变动，都会导致一个新的平衡格局的出现。这样，当一部分自由电子在磁场的作用下被压缩到导体的一端，另一端的轨道电子的受力就失去了平衡，一部分原子核最外层的轨道电子就有足够的能量摆脱原子核的约束，成为新的自由电子，直至内部达至一个新的平衡为止。这些新产生的自由电子消除了导体内部自由电子的密度差异，使得导体内部无法建立起电势差。
在导体内部达至新的平衡之后，磁场将能量储存在导体内部。如果此时外部磁场突然消失，一个非常有趣和极有用的现象出现了。导体内新产生的自由电子近水楼台，在失去外部磁场的作用力之后，迅速返回到原来的原子轨道上，但遥远的另一端的自由电子却要经历千山万水，重重障碍，长途跋涉才能返回到原来的位置。这期间，电势差产生了。
由于自由电子的滞后复位特性，导体内部产生的最大电动势，与磁场对自由电子作用的变动速率为正比例关系。体现在交流发电机上，就是输出电压正比于转子的转速。
我们来看看一个交流发电机是怎样产生交变电力的，见下图。
从上图可以看出，交流发电就是导体内一个磁能和电能交替变换的过程，磁场将能量转移到导体内的电子上，然后通过电子送出电力，这明显的颠覆了传统上认为发电机产生的电力是来自外部动力，例如水力的观念。
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