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自测练习
用实验中的观察，检验你的判断。
思维发散
磁通量的变化，如何产生环流？
想象在原金属环的位置画一条固定的闭合圆周。当穿过圆周的磁通量随时间变化时，电场沿圆周一圈的环流满足法拉第定律。
在本题的圆对称条件下，向里的磁场增强，感应电场就沿逆时针方向绕行。即使撤去金属环，空间中的感应电场依然存在。
磁摆损失的机械能去了哪里？
磁铁掠过圆盘时，盘内的磁场随时间改变，激发出涡流。涡流与磁铁相互作用，使摆动受到阻碍。克服这一阻力所消耗的机械能，最终以焦耳热的形式增加了圆盘的内能。实际装置中，轴上的摩擦和空气阻力也会消耗一部分机械能。
为什么铝片开槽会改变涡流？
无槽时，电流可以在连续的铝片内形成较大的闭合回路。开槽后，电流无法穿过绝缘的槽口，只能绕过槽端，或在相邻的槽之间形成较小的回路。铝仍然导电，但电流的路径和分布改变了。在本实验的相同扫掠条件下，三槽铝片产生的焦耳热约为无槽铝片的 58%。
同样是涡流，什么时候应该增强，什么时候应该削弱？
看装置要实现什么功能。涡流制动器需要足够的反向力来减速，感应加热器需要让金属工件自身发热，这两种情况下都可以通过调节磁场来增强涡流，直到达到所需的制动力或加热功率。
变压器的任务是把电能传到另一组绕组。铁芯里的涡流会额外发热、降低效率，所以常用彼此绝缘的薄钢片叠成铁芯，使涡流局限在各薄片内，减小铁芯中的焦耳损耗。
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19 世纪版画中的实验场景 奥斯特让磁针偏转
把导线放在磁针上方，再接通电流，原本指向南北的磁针发生了偏转。原来，电流能在导线周围产生磁场，指南针就能探测到它。
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法拉第的感应铁环，1922 年刊载的照片 法拉第用磁场变化感应电流
法拉第在同一铁环上绕了两组独立线圈。一组接通或断开电源时，另一组的检流计会短暂偏转。同年，他让铜盘在磁场中持续转动，从盘心与盘缘之间引出电流。
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莱昂·傅科肖像，约 1860 年 傅科追踪铜盘里的涡流
傅科让铜盘在磁极之间转动。维持转动需要不断做功，铜盘也逐渐发热。盘内闭合的感应电流产生制动力，并以焦耳热耗散能量。实验台上的磁摆也会因此逐渐减小摆幅。
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1865 年论文首页局部，原刊第 459 页 麦克斯韦用场描述感应
麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》，把电与磁的规律纳入同一套场方程。用今天的表述，穿过固定回路的磁通量发生变化，电场沿回路一周的环流就不为零。这正是展览中的涡旋电场。
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现代配电变压器，美国新泽西州，2011 年 变压器把交流电送进商铺
在美国大巴灵顿，威廉·斯坦利用交流配电系统点亮了主街的商铺。交流电让铁芯中的磁通量反复变化，另一组绕组便产生感应电压。选用不同匝数，线路和灯具就能各取所需的电压。
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德国 ICE 3 的涡流制动器，2008 年实拍 ICE 3 高速列车用涡流减速
图中的 ICE 3 列车制动时，车底的电磁铁靠近钢轨。运动中的磁场在钢轨内激发涡流，轨道对列车施加与行驶方向相反的力。磁摆上可见的阻尼，在这里成为非接触式制动。
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F-16C 座舱盖边缘的涡流探伤，2025 年实拍 让涡流寻找飞机上的裂纹
探头中的交流线圈在金属部件内激发涡流。裂纹会像实验铝片上的槽一样，迫使电流绕行，改变探头线圈的阻抗。沿部件移动探头，检修人员便可定位表面附近的缺陷。
图片与史料来源
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1820 · 奥斯特让磁针偏转
19 世纪版画，作者不详，后期着色。公有领域。
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1831 · 法拉第用磁场变化感应电流
英国电气工程师学会会刊，第 60 卷图版 XIV，1922 年。摄影者不详，在美国属公有领域。
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1855 · 傅科追踪铜盘里的涡流
法国国家图书馆藏版画，作者不详，收录于 1878 年出版的傅科文集。公有领域。
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1865 · 麦克斯韦用场描述感应
《伦敦皇家学会哲学汇刊》第 155 卷，1865 年。史密森尼图书馆馆藏，Internet Archive 扫描，公有领域。网页图截取了原刊首页。
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1886 · 变压器把交流电送进商铺
摄影 Ksd5，2011 年。网页图已裁切、缩放并转为 WebP。
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2008 · ICE 3 高速列车用涡流减速
摄影 Sebastian Terfloth，2008 年。已缩放并转为 WebP，本站该图沿用 CC BY-SA 3.0 许可。
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2025 · 让涡流寻找飞机上的裂纹
摄影 Erin Dunkleberger，美国空军，2025 年。美国联邦政府作品，在美国属公有领域。网页图已缩放并转为 WebP。