六、磁場(chǎng)與電磁的概念

1.磁場(chǎng)與電磁場(chǎng)

說(shuō)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(jiàn)的磁鐵、指南針等。磁體的兩端有兩個(gè)磁極，南極(S)與北極(N)，并具有同性相斥、異性相吸的特點(diǎn)。磁體的這種作用力叫磁力，也就是磁場(chǎng)力，通常用磁力線來(lái)表達(dá)，并用它來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)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(chǎng)并不是只有磁鐵能產(chǎn)生，我們使用最多的是電磁場(chǎng)，因?yàn)橛须娋陀写牛谕妼?dǎo)體的周?chē)陀写艌?chǎng)的存在。用右手螺旋法則就能判別載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)方向，它主要是判斷通電直導(dǎo)體和螺旋管的磁場(chǎng)方向的。磁場(chǎng)的強(qiáng)度主要是以磁通與磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)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(shuō)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(chǎng)中切割磁力線。導(dǎo)線在外來(lái)力量下運(yùn)動(dòng)來(lái)切割磁力線在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電機(jī)就是在機(jī)械力的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)來(lái)切割磁力線在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而發(fā)出電的，可用右手定則來(lái)進(jìn)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(guò)掌心，使大拇指指向?qū)w切割磁力線的運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指為電流的方向。發(fā)電機(jī)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(jī)定則，

(2)使磁力線切割導(dǎo)體。說(shuō)明是移動(dòng)磁場(chǎng)的磁力線運(yùn)動(dòng)來(lái)切割導(dǎo)體，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的磁場(chǎng)與移動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)力，使導(dǎo)體受電磁力的作用而運(yùn)動(dòng)。可用左手定則來(lái)進(jìn)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(guò)掌心，四指指向電流的方向，大拇指所指的為磁力線的運(yùn)動(dòng)方向。電動(dòng)機(jī)就是根據(jù)這一原理工作的，所以又將左手定則稱為電動(dòng)機(jī)

定則。

(3) 使交變的磁場(chǎng)或磁通穿過(guò)線圈。根據(jù)楞次定律得知，穿過(guò)導(dǎo)體的磁通發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如是閉合的回路就會(huì)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(dòng)勢(shì)的原理工作的。

所以說(shuō)要在導(dǎo)體或繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就必須要切割磁力線或有變化的磁通。如果沒(méi)有切割磁力線或變化的磁通，就是有再?gòu)?qiáng)的磁場(chǎng)也是沒(méi)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(lèi)

(1)軟磁材料其特點(diǎn)是磁導(dǎo)率高，易磁化也易退磁，常用來(lái)作為電動(dòng)機(jī)和變壓器的鐵心。

(2)硬磁材料其特點(diǎn)是不易磁化，也不易退磁，常用來(lái)作磁鐵、磁鋼等，

(3)矩形材料其特點(diǎn)是在很小的外磁的作用下就會(huì)磁化，并能夠保持磁化的狀態(tài)，常用來(lái)作存儲(chǔ)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(huì)提高幾千倍，甚至

上萬(wàn)倍。所以我們常見(jiàn)的變壓器、電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(guò)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(dòng)勢(shì)就叫自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與回路中電流的變化相

反。自感電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)，來(lái)?yè)舸┤展鉄艄苤械乃y蒸汽產(chǎn)生紫外線來(lái)激發(fā)熒光粉而發(fā)光的。

(2)互感。

互感是兩個(gè)相鄰的線圈之間的電磁感應(yīng)，它們只有磁的聯(lián)系而沒(méi)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(guò)鐵心

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

互感產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與線圈的匝數(shù)成正比，電動(dòng)勢(shì)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