在磁感应强度为的匀强磁场中，有一块垂直磁感线方向的面积为
的平面，我们定义
为通过这个面的磁通量 ，用
表示，它在数值上等于穿过这个面的磁感线条数。感应电流的产生，不在于闭合回路所在处的磁场，而在于穿过闭合回路磁感线条数的变化，即磁通量的变化。
当闭合回路 中的磁通量发生变化时，回路中会有电流产生，称为电磁感应现象 。回路中产生的电流叫做感应电流。在回路中产生了电流，表明回路中有电动势存在。这种在回路中由于磁通量变化而引起的电动势，叫做感应电动势 。
法拉第和他同时代的法国物理学家诺埃曼、韦伯以及楞次等对电磁感应现象作了详细分析 ，总结得出感应电动势 与磁通量对时间的变化率 之间的定量关系，即我们通常所称法拉第电磁感应定律。其基本内容是：不论任何原因使通过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比，即
式中，为比例系数，量值取决各物理量所用的单位。在国际单位制中，感应电动势
的单位是伏特(V)，磁通量
的单位是韦伯(Wb)，时间
的单位是秒(s)，则
。于是上式可写成
当时，
，被称为感生电动势。
当时，
，被称为动生电动势。
式中负号，表明感应电动势的方向，即感应电动势和磁通量两者标定方向之间满足右手螺旋关系。
具体方法是：一般取穿过闭合回路的磁感应线方向为基准，让右手大拇指沿着基准方向伸直，其余四指的回转方向为该回路的正回转方向。这时感应电动势的方向决定如下：
当时，则
，表示感应电动势的方向与回路的正回转方向相反；
当时，则
，表示感应电动势的方向与回路的正回转方向相同。
电磁感应定律成立于任一瞬时，即磁通量的瞬时变化率决定感应电动势在该瞬时的大小和方向，这表明定律有瞬时性。
设产生感应电动势的线圈有匝，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，由于
匝线圈可以看成是
个单匝线圈串联而成，此时回路的总电动势应该是每匝线圈中的电动势之和，即
式中，为各匝线圈磁通量的总和。称为全磁通 或磁链。
在简单的情况下，各匝线圈的磁通量相等，则全磁通，其中
为一匝线圈的磁通量。因此整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的
倍，即
若闭合回路的电阻为，则感应电流为
式中各量的方向约定与电磁感应定律中的方向约定相同。
若回路中只有感应电流，则在一个过程中流过闭合回路任一截面的感应电量为
其方向约定和电磁感应定律相同。
上式表明，感应电量取决于磁通量的变化量，而与变化率无直接关系。
如果测得感应电量，而回路中的电阻又为已知时，则根据上式，就可以计算出磁通量变化量，进而测出磁感应强度。常用的磁通计就是根据这一原理设计而成的。
楞次定律表明，电磁感应的结果总是反抗引起电磁感应的原因。这里的结果是指感应电流所产生的磁通量，原因是指引起电磁感应的磁通量的变化。楞次定律中的反抗的含义就是要强迫外界为电磁感应的进行输入能量，借以提供感应中的能量输出，所以我们说，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现。
由于回路自身电流变化引起回路中磁通量的变化，而在回路自身中激起感应电动势的现象称为自感现象。
有一回路，所围面积
的法向沿与
成右手螺旋方向。若回路中有电流
，则在回路周围存在一个磁场
，按毕奥-萨伐尔定律，任一点磁场
和电流
成正比。若定义
，
，则有
其中的比例系数称回路的自感系数，简称自感。
值得注意的是，是一个与电流无关，而仅取决于回路形状和介质性质的常量。在国际单位制中，自感的单位是亨利(
)。
根据法拉第电磁感应定律，回路中自感电动势可写成
如果回路的形状、大小和周围介质的磁导率都不随时间变化，亦即保持不变，
，因而
由于是一正常量，故自感电动势与电流变化率反号，这表明自感电动势总是反抗电流的变化。因此，当电流增加时，自感电动势与原来电流的方向相反；当电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同。
由于一个回路中电流变化，引起另一个回路中磁通量变化并激起感应电动势的现象称为互感现象。
有两个回路和
，它们各自所围面积
和
的法向如图所示。若
中有电流
，则
将在
上产生磁通量
，称作电流
在回路
中激起的磁通量。显然，
正比于
，即
其中称回路1对回路2的互感系数。同理，若
中有电流
，也有
式中称回路2对回路1的互感系数。可以证明，
和
相等，记作
，称为两回路之间的互感系数，简称互感。
互感系数的大小仅取决于两回路形状、相对位置及周围介质的磁导率，而与电流无关。互感可以写为
它表示两个回路的互感系数等于一个回路中有单位电流时，在另一个回路中产生的磁通量。所以，互感系数反映了两回路相互产生磁通量的能力。若两回路都是多匝线圈，则和
应理解为全磁通，此时，
与两线圈的匝数相关。
互感系数单位和自感系数相同，为亨利(H)。
若回路中电流
变化，则回路
中磁通量
也将发生变化，于是
中出现一个电动势，称为互感电动势，即
上式中最后一项等式是在回路附近不存在铁磁介质条件下导出。同样，我们也可以得到
在工程技术和日常生活中，自感和互感的应用很广泛，如无线电技术和电工中常用的扼流圈，日光灯用的镇流器等是自感现象的应用，而收音机的接收线圈，各种类型的变压器，电压互感器等则是互感现象的应用实例。但是，有时要排除互感的干扰，如有线电话往往会由于两路电话之间的互感而引发串音。
现在我们来定量研究自感电路中电流增长时能量的转换情况。由欧姆定律有
即有
其中为正值。此式表示电源电动势提供的电压，一部分用于克服自感电动势，一部分用于克服电阻发出焦耳热。上式两边同乘以电流
得
设时
，而任意时刻
时的电流为
，把上式对电流增长过程积分，则有
这个结果表示：电源对回路输入的能量，一部分储存在自感线圈之中，一部分转化为焦耳热输出到外界。
把储存在自感线圈中的能量积分出来，即得
若将回路中的电源去掉但仍保持回路闭合，则回路中的电流将逐步衰减，储存在自感线圈中的能量将转变为焦耳热，这部分热量可以用积分算出，其值仍为
，显然，这部分能量是自感中磁场能量释放出来的。
按照场的观点，磁场是能量的携带者，能量储存在磁场中。因此，磁场的能量应该用描述磁场性质的物理量来表示。为简单起见，我们以通有电流的长直螺线管内的磁场能量为例讨论这个问题。按储能公式，螺线管的磁场能量为
对于长直螺线管有：,
。
故
上式表示磁场能量与螺线管的体积，即磁场所填充的空间成正比，这意味着能量确实是存在于磁场空间中的。
螺线管的磁场是均匀磁场，故磁场能量也应是均匀分布的，由此可得到单位体积内的磁场能量，即磁场能量密度为
它也可以改写为其他形式
对于非均匀磁场，从中取一个体积元。在
内，介质和磁场都可以看做是均匀的，所以磁场能量密度也可以看做是均匀的。若介质的磁导率为
，磁感应强度为
，则体元内的磁场能量是
而空间中某一体积中的磁场能量为