FHSST 物理/磁铁和电磁学/电磁学
磁力和电力的关系的发现,就像许多其他科学发现一样,几乎是偶然发现的。1820 年,丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特正在给学生讲课,关于电和磁之间可能存在的联系。在讲课过程中,他在课堂上通过实验,明确证明了这一点!奥斯特将电流通过悬挂在磁罗盘上方的金属丝,发现罗盘针会因为电流而发生明显的运动。课堂开始时的猜测,在课堂结束时被证实了。不用说,奥斯特不得不为以后的课程修改他的讲义!他的偶然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与电流方向垂直。一个简单的证明这种关系的方法叫做左手定则。简单地说,左手定则表明,电流产生的磁力线的方向与左手(处于“搭便车”姿势)的弯曲手指方向相同,拇指指向电子流的方向。
磁场围绕着这根通电直导线,磁力线没有明确的“北极”或“南极”。
注意:需要添加导线相互吸引或相互排斥
虽然电流产生的磁场确实很有趣,但对于常见电流来说它非常弱,只能偏转罗盘针,不能做更多的事情。为了用相同数量的电流产生更强的磁场力(以及因此更大的磁通量),我们可以将导线绕成线圈形状,这样导线周围的磁场环绕在一起,形成一个具有明确磁极(南北极)的更大的磁场。
线圈导线产生的磁场力大小与通过导线的电流乘以线圈的“匝数”或“绕组”数成正比。这种场力被称为磁动势(mmf),与电路中的电动势(E)非常类似。
电磁铁是一段用来产生磁场的导线,通过它可以使电流通过。虽然所有通电导体都会产生磁场,但电磁铁通常以一种方式构造,以最大限度地提高其为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的应用。
作为一种电控磁体,电磁铁在各种“机电”设备中得到应用:利用电力产生机械力或运动的机器。也许最明显的例子是电动机。
继电器可以被构造为操作多个开关触点,或以“反向”方式操作它们(使线圈通电将打开开关触点,而断开线圈电源将允许它弹回闭合状态)。