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电磁基本原理

作者：cad 提交日期：2008-12-2| 分类: | 访问量：

电磁基本原理

电磁基本原理
磁铁和电流都能够产生磁场，电流的磁场是由电荷的运动形成的，那么磁铁的磁场是如何产生的呢？法国学者安培根据环形电流的磁性与磁铁相似，提出了著名的分子电流的假说。他认为，在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。这两个磁极跟分子电流不可分割地联系在一起。安培的假说，能够解释各种磁现象。一根软铁棒，在未被磁化的时候，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性。当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，软铁棒就被磁化了，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极。磁体受到高温或者受到猛烈的敲击会失去磁性，这是因为在激烈的热运动或机械运动的影响下，分子电流的取向又变得杂乱了。在安培所处的时代，人们对原子结构还毫无所知，因而，对物质微粒内部为什么会有电流是不清楚的。直到20世纪初期，人类了解了原子内部的结构，才知道分子电流是由原子内部的电子的运动形成的。安培的磁性起源的假说，揭示了磁现象的电本质。它使我们认识到，磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。
但是仅凭“电荷运动产生磁场”还不足以说明以下三个问题：1.运动电荷周围的磁场为何其磁力线方向符合右手螺旋法则而不是左手螺旋法则？2.通电直导线周围有环形磁场，为何磁力线方向也符合右手螺旋法则而不是左手螺旋法则？3.原子磁矩如何确定N极和S极？唯一的解释只能是“电荷运动时自旋”，自旋产生磁场，磁力线方向与自旋方向有关。“电荷运动时自旋”这一判断虽然是来自于推理，但能够解释一切电磁现象，下面一一讲述：
一、电生磁
电荷静止时不自旋，只产生电场，不产生磁场。
电荷运动时自旋，并在周围产生环形磁场。正电荷运动时的自旋方向和磁场方向为：右手半握，拇指伸开，拇指指向正电荷前进方向，其余四指就指向自旋方向，磁力线方向与自旋方向相同。负电荷运动时的自旋方向和磁场方向为：左手半握，拇指伸开，拇指指向负电荷前进方向，其余四指就指向自旋方向。磁力线方向与自旋方向相反。
通有直流电流的直导线中，电子排着队向前运动，因电子自旋的作用，导线周围有环形磁场。电子自旋方向和磁场方向为：左手半握，拇指伸开，拇指指向负电荷前进方向，其余四指就指向自旋方向，磁力线方向与自旋方向相反。
若将通有直流电流的直导线弯曲成圆形，则环形磁场闭合，对外表现为磁矩。电流方向和磁极方向的关系符合右手螺旋法则：右手半握，拇指伸开，除拇指外的四指指向电流方向，则拇指指向N极方向。
电子绕原子核运动，可视为通有直流电流的圆形导线，对外表现为原子磁矩。电子运动方向和磁极方向的关系符合左手螺旋法则：左手半握，拇指伸开，除拇指外的四指指向电子运动方向，则拇指指向N极方向。
二、电作用于磁
电场产生磁场，然后吸引或排斥其他磁场，例如通电直导线可使旁边的小磁针偏转、电磁铁的应用、电动机的应用。
三、磁作用于电
通电导线在磁场中所受作用力的方向跟磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。原因如下：设均匀磁场的磁力线向下垂直于纸面，通电导线平放在纸面上，方向正南正北，电流方向为北方。我们可以这样理解均匀磁场的磁力线：在纸面上，在通电导线的西侧有一个通直流电的长直导线，方向正南正北，电流方向为北方，它产生的环形磁场，一半在纸面上，另一半在纸面下，则在通电导线的位置磁力线是垂直向下的，且在其附近的分布近似均匀。通电导线本身也产生环形磁场，磁力线符合右手螺旋法则，它与长直导线的磁场相互吸引，故通电导线的受力方向为正西，与电流方向（正北）成90度。
当通电导线跟磁场方向平行时，磁场对导线的作用力为零。原因同上，只是通电导线与假想的长直导线不再平行，而是成90度夹角，故相互作用力为零。
如果通电导线跟磁场方向既不垂直也不平行而成任一角度，磁场对电流有作用力，但作用力比互相垂直的情形要小。
带电粒子在磁场中静止时不受磁场力。原因如下：带电粒子在磁场中静止时不自旋，无环形磁场。
带电粒子在磁场中运动时，若速度垂直于磁力线方向，则粒子做匀速圆周运动，磁场力是向心力。带正电粒子在磁场中所受作用力的方向跟磁场方向、运动方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向带正电粒子的运动方向，那么，拇指所指的方向，就是带电粒子在磁场中的受力方向。

[ 此贴被vrjimmy在2007-12-13 14:39重新编辑 ]

学习了，

有没有相关资料？

当外形尺寸和电压确定后如何提高吸力和缩短动作时间？

吸力可以增加线圈匝数或者改变电流（电流不宜过大），至于缩短动作时间我说不太好。

2楼，这些都是我发的帖，看看有没有你需要的
http://www.jxcad.com.cn/read.php?tid=484795&keyword=
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多谢楼主，资料很好！

不错，好

本文摘自：http://www.jxcad.com.cn/read.php?tid=484826&fpage=2

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