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电磁感应是物理学中的一个重要现象。当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中会产生感应电流。让我们通过一个简单的实验来理解这一现象。这里有一个线圈和一个磁铁。当磁铁靠近或远离线圈时，穿过线圈的磁感线数量会发生变化，这种变化产生了感应电流，使电流表的指针发生偏转。注意观察，当磁铁移动速度越快，产生的感应电流就越大，电流表的偏转也越大。当磁铁静止不动时，即使它在线圈内部，也不会产生感应电流，因为磁通量不再变化。
在这个场景中，我们看到一个线圈放置在U形磁铁的磁场中。当线圈在磁场中转动时，穿过线圈的磁感线数量会周期性地变化。根据电磁感应定律，这种磁通量的变化会在线圈中产生感应电流。注意观察，当线圈旋转时，电流表的指针会随着线圈的转动而摆动，表明有电流产生。当线圈旋转到与磁感线平行的位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大，此时产生的感应电流也最大。而当线圈旋转到与磁感线垂直的位置时，磁通量变化率接近零，感应电流也接近零。这正是发电机工作的基本原理，通过机械能转化为电能。
在这个场景中，我们看到两个相邻但不接触的线圈。左侧是初级线圈，连接到交流电源；右侧是次级线圈，连接到电流表。当我们闭合开关，初级线圈中的电流开始流动并不断变化时，它会产生一个变化的磁场。这个变化的磁场穿过次级线圈，根据电磁感应定律，在次级线圈中产生感应电流，使电流表的指针偏转。注意观察，只有当初级线圈中的电流发生变化时，次级线圈才会产生感应电流。当初级线圈电流保持恒定，磁场不再变化时，次级线圈中的感应电流就会消失。这就是变压器的工作原理，也是无线充电等技术的基础。
在这个场景中，我们从微观角度解释电磁感应。当导体棒在磁场中运动并切割磁感线时，导体中的自由电子会受到洛伦兹力的作用。根据右手定则，当导体向右运动，切割垂直于屏幕向内的磁场时，电子会受到向上的洛伦兹力。这使得电子在导体内向上移动，导致导体上端积累负电荷，下端缺少电子而显正电荷，从而在导体两端产生电势差，形成感应电动势。如果导体是闭合电路的一部分，这个电动势就会驱动电流流动。注意观察，只有当导体在磁场中运动并切割磁感线时，才会产生这种电势差。当导体静止或离开磁场时，就不再有感应电动势产生。
让我们总结一下电磁感应的核心概念和应用。电磁感应是指当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中会产生感应电流的现象。我们通过四种不同的场景展示了产生电磁感应的方式：磁铁与线圈的相对运动、线圈在磁场中运动或转动、变化的电流产生变化的磁场，以及导体切割磁感线。法拉第电磁感应定律用数学表达式描述了这一现象：感应电动势等于磁通量变化率的负值。电磁感应在现代技术中有广泛应用，包括发电机、变压器、电动机、感应炉和无线充电等。这些应用都基于同一个基本原理：变化的磁场产生电流，或者说，磁能可以转化为电能。