FHSST 物理/磁铁与电磁学/电磁学
就像许多其他科学发现一样,磁力和电之间关系的发现,几乎是偶然发现的。丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特在 1820 年的一天,正在讲授关于电磁可能存在联系的可能性,并且在过程中通过实验在全班面前清楚地证明了这一点!通过让电流通过悬挂在磁罗盘上方的金属线,奥斯特能够产生磁罗盘针明确的运动来响应电流。课堂开始时只是一个推测,到课程结束时就被证实了。不用说,奥斯特不得不修改他以后课程的讲义!他偶然的发现为一个全新的科学分支铺平了道路:电磁学。
详细的实验表明,电流产生的磁场始终垂直于电流方向。一种展示这种关系的简单方法称为左手定则。简单来说,左手定则表示电流线产生的磁通线方向与左手(处于“搭便车”姿势)卷曲手指的方向相同,拇指指向电子流方向。
磁场环绕着这根通电直线,磁通线没有明确的“北极”或“南极”。
注意:需要添加导线吸引或排斥
虽然环绕通电线的磁场确实很有趣,但对于常见的电流而言它非常弱,能够偏转磁罗盘针,但除此之外没有别的作用。为了用相同的电流产生更强的磁场力(因此产生更多的场通量),我们可以将导线缠绕成线圈形状,其中导线周围环绕的磁场将合并形成具有明确磁性(南北)极性的更大磁场。
由缠绕线产生的磁场力的量与通过导线的电流乘以线圈中导线的“匝数”或“缠绕数”成正比。这种场力称为磁动势(mmf),与电路中的电动势(E)非常类似。
电磁铁是指通过电流通电以产生磁场的导线。虽然所有通电导体都会产生磁场,但通常电磁铁的设计是为了最大程度地提高其针对特定目的产生的磁场强度。电磁铁在研究、工业、医疗和消费产品中得到了广泛应用。
作为一种电控磁铁,电磁铁在各种“机电”设备中得到了应用:通过电力产生机械力的机器或运动。也许最明显的例子就是电动机。
继电器可以设计为控制多个开关触点,或以“反向”方式工作(通电线圈将打开开关触点,断电线圈将使其弹回闭合)。