当时的困境
1820 年 4 月，奥斯特在哥本哈根的一次课堂演示中注意到，通电导线旁边的磁针会偏转。电能生磁。
消息传开后，整个欧洲的实验室立刻追问反过来的问题：磁能不能生电？
这个问题看起来简单，答案却顽固地不肯出现。人们把最强的磁铁贴着导线摆上几个月，把导线绕成各种形状围住磁铁，电流计始终纹丝不动。自然界似乎只肯做单向的交易。
困难的根源在于当时的思维方式。奥斯特效应是稳定的电流产生稳定的磁场，因此人们理所当然地去找稳定的磁场产生稳定的电流。这个类比错了，而错在哪里没人看得出来。
法拉第在 1822 年的笔记本里给自己写下一行目标：把磁转化为电。他断断续续做了近十年。
（他的处境也值得一提：铁匠的儿子，十四岁起做书籍装订学徒，没受过正规教育，数学基本自学。他后来在皇家研究院的所有成就都是靠实验直觉做出来的。）
洞见时刻
1831 年 8 月 29 日，法拉第在一只软铁环的两侧各绕上一组线圈，两组之间没有任何电学连接。一侧接电池，另一侧接电流计。
合上电池开关的瞬间，另一侧的电流计指针猛地一跳，随即回到零。断开开关的瞬间，指针又反向跳了一下。
保持电路接通时，什么也没有。
所有人都在等稳定的磁生出稳定的电，而真相是：产生电流的不是磁场，是磁场的变化。
十年的僵局就卡在这里。之前的实验之所以全部失败，不是因为磁场不够强，而是因为它们都是静止不变的。
接下来的两个月，法拉第把这个发现推到了各种形式。10 月 17 日，他把一根条形磁铁插入和抽出线圈，同样得到脉冲电流——运动就够了，不需要另一个电路。10 月 28 日，他把一只铜盘架在马蹄形磁铁两极之间转动，从盘心与盘缘引出导线，得到了持续不断的电流。
那是世界上第一台发电机。
法拉第还给出了理解它的方式。他不用当时流行的超距作用，而是想象磁铁周围充满”力线”（他在撒了铁粉的纸上看到过它们），导线切割力线就产生电动势。这个图像在数学家看来太粗糙，但它就是场的概念的雏形——麦克斯韦后来说，自己的工作就是把法拉第的想法翻译成数学。
据说有政治家问他这东西有什么用，他反问新生的婴儿有什么用。这段对话的真实性存疑，不同版本里提问的人各不相同，但它道出的意思没错。
大西洋另一边，还有一个人几乎同时撞见了它。奥尔巴尼学院的教师约瑟夫·亨利当时正在造最强的电磁铁。1832 年 7 月，他在《美国科学杂志》发表《论由磁产生电流与电火花》：在电磁铁的衔铁上绕一段导线、接到远处的电流计，电磁铁一通电或一断电，指针就摆一下——和法拉第的铁环是同一个现象。论文里他全文引了法拉第的简讯，承认对方在先。他究竟是 1831 年就已看到、只是没发表，还是 1832 年才做成，史料两说并存：他自己在论文里写，实验中途停下，「直到最近几周才得以恢复」。
但那篇论文的结尾记下了一件法拉第还没注意到的事：长导线在断开的一瞬间会自己打出火花。这就是自感——电流变化时，导线在自己身上感应出阻碍变化的电压。法拉第到 1834 年底才发表同一现象。今天电感的单位叫「亨利」，由此而来。
还剩一个问题：感应出来的电流往哪边流？ 法拉第给了两条规则，一条管电流对电流的感应，一条管磁铁对运动导线的感应，后一条要看导线怎样「切割磁曲线」，他自己也承认不好讲清。1833 年 11 月 29 日，圣彼得堡科学院的楞次宣读了一条统一的规则：导体在电流或磁铁附近运动时，其中激起的电流，方向恰好会使这根导线（假如它原本静止）产生与所给运动相反的运动。他逐一对照了安培、法拉第、诺比利等人的实验，全部吻合。
楞次原话讲的是运动，不是磁通；今天课本里「感应电流的磁场阻碍原磁通的变化」，是后人把他的规则与法拉第的力线图像合起来的说法。1845 年，弗朗茨·诺伊曼以楞次的规则为出发点，把感应写成了数学定律，式子里那个负号就是楞次的方向。
涟漪效应
发电机与变压器都直接长自那只铁环。
发电机是铜盘实验的工程化：让线圈与磁场相对转动，机械能变成电能。1866 年西门子做出自励式发电机，不再需要永磁体，功率随即上了一个量级。
变压器就是那只铁环本身：变化的磁通穿过匝数不同的两组线圈，感应电压之比等于匝数之比。这一点决定了电力工业的形态——远距离输电必须用高压才能压低线路损耗（损耗正比于电流的平方），而用户端必须用低压才安全。变压器让两者可以自由切换。1880 年代末交流电之所以在与直流的竞争中胜出，根本原因就在这里：直流电当时没有等效的升压手段。
在理论一侧，法拉第定律成了麦克斯韦方程组的一员。麦克斯韦补上位移电流之后，方程组预言了以光速传播的电磁波——变化的磁场生电场、变化的电场生磁场，彼此接力向前。1887 年赫兹在实验室里做出了它。
如果没有它
世界上几乎所有的电，最后一步都是电磁感应。 烧煤、烧气、核裂变、水力、风力、地热——发电方式看起来五花八门，本质上都是想方设法让某样东西转起来，带动线圈在磁场里运动。太阳能光伏是少数的例外。
电网：从发电厂到你家插座，电压要经过好几级变压器的升降，每一级都是感应定律。
电动机：把发电机反过来用。电动汽车、洗衣机、空调压缩机、硬盘、风扇，都在用它。
日常：无线充电板靠两个线圈之间的互感传能；电磁炉在锅底感应出涡流直接加热锅本身；高铁与过山车的涡流制动器靠感应涡流的反作用力刹车——这股力总与运动作对，正是楞次定律；机场安检门、交通路口埋的车辆感应线圈，同理。
没有电磁感应，电就只能从化学电池里一点点抠出来——昂贵、微弱、用完就没。整个电气文明的前提，是 1831 年那次指针的一跳。