理论教育 电与磁的电磁力、磁场与电流相互作用

电与磁的电磁力、磁场与电流相互作用

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:电磁力的大小与磁场强度、电流大小、磁场内导体的有效长度成正比。图1-10 通电线圈的磁场左手定则:左手伸开,四指并拢,拇指与四指垂直,并在同一平面,掌心迎向磁力线,四指指向电流方向,则拇指表示电磁力方向。图1-11 左手定则图1-12 电磁铁3.电磁感应 如果磁场发生变化,磁场中的导体会产生电动势,成为电源,这种电动势叫做感应电动势,这种现象叫做电磁感应。当线圈中磁通减少时,自感电动势的方向与线圈所接电源的方向相同。

电与磁的电磁力、磁场与电流相互作用

1.磁场

(1)磁场的方向:地球上有些物体具有吸引铁及铁类合金的性质,如永久磁铁、吸铁石。这种性质叫做磁性,具有磁性的物体称为磁体。磁体上有两个磁性最强的端部,称为磁极。通常称为磁南极(S极)和磁北极(N极)。

磁极间的作用力叫磁力,磁体周围磁力作用的空间范围叫做磁场。磁极间磁场的方向是从N极指向S极。

(2)磁力线:为了形象地描述磁场的强弱和方向,科学家虚构出一组曲线,叫做磁力线,如图1-8所示。

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图1-8 磁力线

磁力线是一组不相交的闭合曲线,在磁体外面从N极指向S极,在磁体内部从S极指向N极,表示了磁场的方向。

磁力线的疏密程度表示磁场的强弱。

(3)电流产生的磁场:在电流的周围有磁场存在,电流越大,磁场越强,称为电磁场。电流和磁场的方向用右手螺旋定则来确定。

右手螺旋定则:右手握拳,拇指伸直,四指表示弯曲量的方向,而拇指表示直线量的方向。

直线导体中电流产生的磁场如图1-9所示;线圈中电流产生的磁场如图1-10所示。

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图1-9 通电直导体的磁场

⊗—导线中电流从纸面流入 ⊙—导线中电流从纸面流出

2.电磁力

(1)磁场对电流的作用力:一根通电的直导体放到磁场中,会受到力的作用而移动,这种力叫电磁力。电磁力的大小与磁场强度、电流大小、磁场内导体的有效长度成正比。电磁力的方向用左手定则确定,如图1-11所示。

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图1-10 通电线圈的磁场(www.daowen.com)

左手定则:左手伸开,四指并拢,拇指与四指垂直,并在同一平面,掌心迎向磁力线,四指指向电流方向,则拇指表示电磁力方向。

(2)电磁铁的吸力:电磁铁对衔铁的吸力,是磁场对被磁化了的物体的吸力,称为磁吸力。如果磁极端面的磁通分布是均匀的,穿过衔铁的面积和电磁铁磁极面积基本相等,空气隙又比较小(见图1-12),则衔铁所受磁吸力F(N)为

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式中S——电磁铁磁极面积(cm2);

B——电磁铁磁感应强度(T)。

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图1-11 左手定则

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图1-12 电磁铁

3.电磁感应 如果磁场发生变化,磁场中的导体会产生电动势,成为电源,这种电动势叫做感应电动势,这种现象叫做电磁感应。如果这根导体与外部构成闭合回路,就会有电流流动,这个电流叫感应电流

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图1-13 右手定则

(1)直导体切割磁力线:如图1-13所示,导体向拇指方向运动,切割磁力线。此时导体中产生的感应电动势的大小与磁场强度、导体运动速度、导体切割磁力线的有效长度成正比。它的方向用右手定则来确定。

右手定则:右手伸开,四指并拢,拇指与四指垂直,并在同一平面,掌心迎向磁力线,拇指指向导体运动方向,四指表示感应电动势方向,指端为“+”极。

(2)线圈中磁通发生变化:线圈中的磁场,一般是在线圈接上电源后,由线圈中的电流产生的。如果电流发生变化,线圈中的磁通就要发生变化,这时线圈两端就要产生感应电动势,这种现象叫做自感现象。每个线圈都可以产生自感现象,因此线圈叫做电磁器件。

自感电动势的方向:当线圈中磁通增加时,自感电动势的方向与线圈所接电源的方向相反。当线圈中磁通减少时,自感电动势的方向与线圈所接电源的方向相同。

如果两个线圈放在一起,一个线圈通电,它产生的磁场就成为另一个线圈中的磁场,如通电线圈的磁场发生变化,不通电线圈中的磁场也随之变化,不通电线圈中也会产生感应电动势,这个现象叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基本原理。

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