電學(xué)基礎(chǔ)之磁場與電磁的概念介紹

六、磁場與電磁的概念

1.磁場與電磁場

說起磁，我們都很熟悉，通常將能吸引鐵、鎳、鈷的物體稱為磁鐵或磁體，如常見的磁鐵、指南針等。磁體的兩端有兩個磁極，南極(S)與北極(N)，并具有同性相斥、異性相吸的特點。磁體的這種作用力叫磁力，也就是磁場力，通常用磁力線來表達，并用它來表示磁場的強弱與方向。在磁體的外部，磁力線是從北極到南極的;而在磁體的內(nèi)部，磁力線是從南極到北極的，這與電源的內(nèi)部與外部電流的方向很相似。

但磁場并不是只有磁鐵能產(chǎn)生，我們使用最多的是電磁場，因為有電就有磁，在通電導(dǎo)體的周圍就有磁場的存在。用右手螺旋法則就能判別載流導(dǎo)體的磁場方向，它主要是判斷通電直導(dǎo)體和螺旋管的磁場方向的。磁場的強度主要是以磁通與磁感應(yīng)強度來表示。

2.電磁感應(yīng)

電磁感應(yīng)是電工最重要的理論，就是我們常說的電能生磁與磁能生電的概念。電磁感應(yīng)主要是從下面三種方式產(chǎn)生。

(1)使導(dǎo)體在磁場中切割磁力線。導(dǎo)線在外來力量下運動來切割磁力線在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。發(fā)電機就是在機械力的帶動下旋轉(zhuǎn)來切割磁力線在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢而發(fā)出電的，可用右手定則來進行判定。將右手伸直并四指與大拇指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，使大拇指指向?qū)w切割磁力線的運動方向，則其余四指為電流的方向。發(fā)電機就是根據(jù)這一原理工作的，所

以又將右手定則稱為發(fā)電機定則，

(2)使磁力線切割導(dǎo)體。說明是移動磁場的磁力線運動來切割導(dǎo)體，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此感應(yīng)電動勢的磁場與移動磁場產(chǎn)生運動力，使導(dǎo)體受電磁力的作用而運動?？捎米笫侄▌t來進行判定。將左手伸直并四指與大拇指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，四指指向電流的方向，大拇指所指的為磁力線的運動方向。電動機就是根據(jù)這一原理工作的，所以又將左手定則稱為電動機

定則。

(3) 使交變的磁場或磁通穿過線圈。根據(jù)楞次定律得知，穿過導(dǎo)體的磁通發(fā)生變化時，就會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如是閉合的回路就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。變壓器就是利用鐵心中交變磁通的變化，而在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理工作的。

所以說要在導(dǎo)體或繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，就必須要切割磁力線或有變化的磁通。如果沒有切割磁力線或變化的磁通，就是有再強的磁場也是沒有用的。

與電磁感應(yīng)相關(guān)的鐵磁材科

鐵磁材料分為軟磁材料、硬磁材料及矩形材料3類

(1)軟磁材料其特點是磁導(dǎo)率高，易磁化也易退磁，常用來作為電動機和變壓器的鐵心。

(2)硬磁材料其特點是不易磁化，也不易退磁，常用來作磁鐵、磁鋼等，

(3)矩形材料其特點是在很小的外磁的作用下就會磁化，并能夠保持磁化的狀態(tài)，常用來作存儲器。

電工接觸得較多的是軟磁材料，如果線圈是空心的，它的導(dǎo)磁率很低的，如果在線圈中放入了導(dǎo)磁率很高的鐵心，其導(dǎo)磁率會提高幾千倍，甚至

上萬倍。所以我們常見的變壓器、電動機都是用了鐵心的，但使用硅鋼片鐵心的電器只能用于低頻率范圍，使用鐵氧體磁心的可用于中頻或高頻，空心的就可用于高頻和甚高頻。電工接觸變壓器和電動機較多，它們所用鐵心的導(dǎo)磁率越高，那它們的體積就越小和效率就越高。

3.自感與互感

(1)自感。

自感是由流過線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)。自感而產(chǎn)生的電動勢就叫自感電動勢，自感電動勢的方向與回路中電流的變化相

反。自感電動勢的應(yīng)用如在日光燈電路中的鎮(zhèn)流器，就是由于鎮(zhèn)流器線圈中自身電流的變化而產(chǎn)生較高的自感電動勢，來擊穿日光燈管中的水銀蒸汽產(chǎn)生紫外線來激發(fā)熒光粉而發(fā)光的。

(2)互感。

互感是兩個相鄰的線圈之間的電磁感應(yīng)，它們只有磁的聯(lián)系而沒有電的聯(lián)系。如我們常用的變壓器，在一次側(cè)線圈中加上交流電，通過鐵心

中磁通的變化，在二次側(cè)線圈中通過電磁感應(yīng)就產(chǎn)生了電動勢，這就是互感的。

互感產(chǎn)生的電動勢與線圈的匝數(shù)成正比，電動勢與電流成反比，并與互感系數(shù)或互感量有關(guān)。

審核編輯：劉清