04.16 “一拳頭、兩巴掌、三句話”讓你輕鬆擺平電磁學,一夜成才不是夢

話說電工學中“有電就有磁,有磁就有電,學電必學磁,學磁必學電”的江湖規矩,於是乎想當年莘莘學子死記硬背公式、定理,最後還是一頭霧水,其實你只要記住“一拳頭、兩巴掌、三句話”就會讓你輕鬆擺平電磁學,從此混跡電磁江湖遊刃有餘!這不是打人,是實實在在的概括,電磁理論技術就是圍繞這三方面開展的,且聽鄙人慢慢道來。

一、一拳頭:指的是右手螺旋定則,也就是安培定則,這是判斷通電導體周圍磁場方向與電流方向非常便捷的方法,是法西蘭共和國安德烈.瑪麗.安培先生提出的,就是下面這位捲髮的帥哥,在初中英語中有關於他在馬車後面忘乎所以的計算的英文故事。注意不是小日本的安倍!那麼什麼是右手螺旋定則呢?請伸出你高貴的右手握住導體,大拇指指向電流方向,那麼彎曲四指所指的方向就是磁場的方向(磁力線環繞方向);這是單根導體的情況,通電螺旋線圈磁場與電流方向的關係:右手握住螺旋線圈,四指(注意是四指,不是拇指)指向電流方向,大拇指所指方向就是磁場方向,與前面的正好反了一下。見下圖。

“一拳頭、兩巴掌、三句話”讓你輕鬆擺平電磁學,一夜成才不是夢

安德烈.瑪麗.安培

“一拳頭、兩巴掌、三句話”讓你輕鬆擺平電磁學,一夜成才不是夢

安培定則

二、兩巴掌:指的是左手定則、右手定則。左手定則用來判別通電導體中磁場中的受力方向、電流方向、磁場方向之間的關係;而右手定則是用來判別在磁場中運動的導體切割磁力線,所產生的電流方向、導體運動方向、磁場方向之間的關係;兩個都是三維空間。左手定則:請平展的伸開你的左手,讓磁力線大膽的穿過你的手心(沒事的,沒有輻射),四指指向電流方向,那麼大拇指所指的方向就是導體的受力方向。右手定則:請平展的伸開你的手,讓磁力線大膽的穿過你的手心,大拇指指向導體運動方向,那麼四指指向就是感應電流的方向;兩個定則正好相反,有意思吧。

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左手定則與右手定則

三、三句話:電生磁、磁生電、磁電作用(或者只是其中之一、之二、之三)。

1.電生磁:通電導體周圍能夠產生磁場,這就是電流的磁效應,這是丹麥物理學家奧斯特發現的,電動機、電磁鐵、變壓器的勵磁繞組就是通入電流後產生磁場(磁通)工作的。

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電動機繞組中通入電流產生磁場

2.磁生電:也就是電磁感應定律,它是英國偉大的物理學家法拉第先生髮現的,後來俄國的楞次先生又對變化的磁場方向(注意是變化的)和感生電動勢、感應電流的方向的關係進行了研究。概括為:通過閉合導體的磁場發生變化時,會走導體內產生感生電動勢和感應電流,其大小與磁通的變化率成正比;感應電流所產生的磁通總是阻礙原磁通的變化。這是發電機、變壓器的基礎理論。從此機械發電代替了乾電池發電,推動了工業革命的發展。

3.磁電作用:通電導體在磁場中會受到力的作用,這是電動機的理論基礎。從此人們製造出了各種各樣的電動機,極大的提高了生產效率。

三句話的應用舉例之一:三相交流異步電動機工作原理

第一句話:電生磁------在三相對稱繞組中通入三相對稱交流電,產生旋轉磁場(注意旋轉);

第二句話:磁生電------轉子切割旋轉磁場磁力線,在轉子中產生感應電動勢和感應電流;

第三句話:磁電作用---轉子中的感應電流值旋轉磁場磁的作用下受力轉動。

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三句話的應用舉例之二:直流電動機

第一句話:電生磁----在勵磁繞組中通入直流電流,產生磁場;

第二句話:磁生電----電樞在勵磁繞組所產生的磁場中旋轉時,切割磁力線產生電動勢,也就是反電動勢;

第三句話:磁電作用---通電電樞在磁場中受力而旋轉。

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直流電動機原理圖

三句話的應用舉例之三:變壓器

第一句話:電生磁----初級繞組中通入交流電,鐵心中產生交變磁通;

第二句話:磁生電----次級繞組中變化的磁通下產生感應電動勢;

第三句話:磁電作用---磁場與電流作用,使變壓器產生嗡嗡的交流聲

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變壓器原理圖

三句話應用舉例之三:動圈式揚聲器與動圈式話筒

第一句話:電生磁---音圈中通入交變音頻信號,產生交變磁場;

第二句話:磁生電----音圈受聲音振動切割磁場產生交變電流(音頻信號電流)

第三句話:磁電作用---音圈磁場與磁鐵磁場作用而發聲

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動圈式話筒與揚聲器工作原理圖

具體的磁場方向、受力方向、電流方向、運動方向等有一拳頭、兩巴掌解決即可!

電磁學就是圍繞這幾點展開的,不信你繼續舉例試一試。


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