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[!--downpath--]電磁效應
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電和磁是不可分割的,它們始終交織在一起。簡單地說,就是電生磁、磁生電
電生磁
如果一條直的金屬導線通過電流,那么在導線周圍的空間將產生圓形磁場。導線中流過的電流越大,產生的磁場越強。磁場成圓形,圍繞導線周圍。磁場的方向可以根據 “ 右手定則 ”( 見圖 1) 來確定:將右手拇指伸出,其余四指并攏彎向掌心。這時,拇指的方向為電流方向,而其余四指的方向是磁場的方向。實際上,這種直導線產生的磁場類似于在導線周圍放置了一圈 NS 極首尾相接的小磁鐵的效果。
圖 1 右手定則
如果將一條長長的金屬導線在一個空心筒上沿一個方向纏繞起來,形成的物體我們稱為螺線管。如果使這個螺線管通電,那么會怎樣?通電以后,螺線管的每一匝都會產生磁場,磁場的方向如圖 2 中的圓形箭頭所示。那么,在相鄰的
圖 2 螺旋管電磁場
兩匝之間的位置,由于磁場方向相反,總的磁場相抵消;而在螺線管內部和外部,每一匝線圈產生的磁場互相疊加起來,最終形成了如圖 2 所示的磁場形狀。也可以看出,在螺線管外部的磁場形狀和一塊磁鐵產生的磁場形狀是相同的。而螺線管內部的磁場剛好與外部的磁場組成閉合的磁力線。在圖 2 中,螺線管表示成了上下兩排圓,好象是把螺線管從中間切開來。上面的一排中有叉,表示電流從熒光屏里面流出;下面的一排中有一個黑點,表示電流從外面向熒光屏內部流進。
電生磁的一個應用實例是實驗室常用的電磁鐵。為了進行某些科學實驗,經常用到較強的恒定磁場,但只有普通的螺線管是不夠的。為此,除了盡可能多地繞制線圈以外,還采用兩個相對的螺線管靠近放置,使得它們的 N 、 S 極相對,這樣兩個線包直接就產生了一個較強的磁場。另外,還在線包中間放置純鐵(稱為磁軛),以聚集磁力線,增強線包中間的磁場,如圖 3 、圖 4 所示。
圖 3 電磁鐵
圖 4 電磁鐵磁極
???? 對于一個很長的螺線管,其內部的磁場大小用下面的公式計算: H=nI
在這個公式中, I 是流過螺線管的電流, n 是單位長度內的螺線管圈數。
如果有兩條通電的直導線相互靠近,會發生什么現象?我們首先假設兩條導線的通電電流方向相反,圖 5(a) 所示。那么,根據上面的說明,兩條導線周圍都產生圓形磁場,而且磁場的走向相反。在兩條導線之間的位置會是說明情況呢?不難想象,在兩條導線之間,磁場方向相同。這就好象在兩條導線中間放置了兩塊磁鐵,它們的 N 極和 N 極相對, S 極和 S 極相對。由于同性相斥,這兩條導線會產生排斥的力量。類似地,如果兩條導線通過的電流方向相同,圖 5(b) 所示,它們會互相吸引。
圖 5 通電導線的磁場
???? 如果一條通電導線處于一個磁場中,由于導線也產生磁場,那么導線產生的磁場和原有磁場就會發生相互作用 , 使得導線受力。這就是電動機和喇叭的基本原理。