都說磁生電、電生磁,磁與電究竟是如何相伴相生的?

大自然饋贈給人類很多寶貴的物質財富,其中一種物質在很早以前就被人類發現並加以利用、它就是永磁體。也叫磁鐵、吸鐵石。

都說磁生電、電生磁,磁與電究竟是如何相伴相生的?

實驗發現:自由轉動的磁體靜止時,總是一端指南、另一端指北。指南的一端稱作南極,用字母S表示。指北的一端稱作北極,用字母N表示。並且,磁體有同極性相互排斥、異性相互吸引的磁力作用。電工學中,把這個有磁力作用的空間稱作磁場。並規定:磁力線是閉合的,在磁場的外部,磁力線總是由N極出發到S極。而在磁鐵內部則由S極到N極。

1、磁生電

磁生電說的是:閉合電路的一部分導體做切割磁力線運動時,導體上產生電流的現象叫電磁感應現象,產生的電流叫做感應電流。通過下面的實驗看看磁生電的現象是如何發生的:

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這是一個交流發電機的模型, N、S是永磁體,中間的方框是線圈。線圈由導體制成,並通過導電環、導電片構成閉合電路。當線圈沿軸線在磁場中轉動時,其導體因切割磁力線而產生了感應電流,經指示燈發光顯示了感應電流的存在。閉合的導體在磁場中運動會產生感應電流,那麼,感應電流的方向一定與磁力線及導體切割磁力線的方向有關,用右手定則可以判定感應電流的方向。判定方法如圖所示:

都說磁生電、電生磁,磁與電究竟是如何相伴相生的?

平伸右手,拇指與其餘四指垂直。手掌朝向磁體N、讓磁力線垂直進入手掌,拇指指向導體運動方向,四指所指的方向就是感應電流方向。該定則可以方便地判定圖二電路中的感應電流方向。如:線圈的藍色部分由下向上進入磁場切割磁力線,這時電路中的感應電流方向是由頁面向裡,經線圈的紅色部分-紅色導電環、導電片-指示燈-藍色導電片、導電環組成迴路。同時線圈紅色部分也進入磁場切割磁力線,感應電流方向與上述同向。由此可見,磁生電就是閉合電路的導體切割磁力線時,導體上就有電流產生,磁力線方向與導體切割磁力線的運動方向決定了電流的方向。

2、電生磁

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將磁針靠近通電導體時,磁針出現偏轉現象。改變電流方向,磁場方向也隨之改變。根據磁體同性相斥、異性相吸的性質,證明了通電導體周圍存在著磁場(電生磁)。 若把通電導體放到磁場中,通電導體將會受到一定的作用力而運動。如下面的實驗:

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圖中,換向器是改變電流方向的裝置。當線圈通入直流電後,電流經換向片、換向器與線圈組成供電迴路。通電線圈產生的磁場在永磁體的磁場力作用下偏轉,同時,換向器也跟著偏轉。在換向器的作用下,線圈的電流方向發生改變,改變了電流方向的線圈偏轉方向沒有改變。如此循環,線圈就會持續轉動。這個實驗說明通電導體在磁場中的受力方向一定與導體中的電流有關,受力方向可以用左手定則來判定。如圖所示:

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判定方法為:平伸左手,拇指與其餘四指垂直。掌心朝向磁體N極、讓磁力線垂直進入手掌,用四指指向通電導體的電流方向,拇指所指的方向就是通電導體的受力方向。電動機通電後能轉動,就是因為電動機定子繞組中的磁場與轉子繞組中的電流相互作用的結果。所謂繞組,就是將通電導體彎成螺旋狀形成線圈,以增加通電導體的數量為目的。通電線圈與磁場的關係可由右手螺旋定則示意,如圖:

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右手握住線圈,使四指指向電流方向,拇指所指的方向就是磁場方向(N極)。由此可見,通電導體可以產生磁場(電生磁)。磁場的方向與電流的方向有關,改變電流的方向,磁場隨之改變。

3、電磁互生

以通電線圈互感現象的實驗為例:

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圖中的線圈1 通入交流電(產生交變磁場),線圈2與指示燈組成閉合電路。將兩線圈靠近時可以發現:

(1)兩線圈靠的越近,指示燈發光強度越高。

(2)兩線圈距離一定時,升高線圈1的電壓,指示燈的發光強度也隨之升高。

兩線圈靠的越近、線圈1的輸入電壓越高,交變磁場的作用就越強,指示燈的發光強度也越高。這個現象說明了,通電線圈可以產生磁場、磁場作用於線圈而產生了感應電動勢,由此帶來了電磁的互生現象。

以上內容從基本面的角度分析了磁與電相伴相生的關係,算是自己的學習心得吧。由於筆者的知識層次所限,有不足、失誤之處望各位高手和前輩批評指正。


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