電學基礎之磁場與電磁的概念介紹

六、磁場與電磁的概念

1.磁場與電磁場

說起磁，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，如常見的磁鐵、指南針等。磁體的兩端有兩個磁極，南極(S)與北極(N)，并具有同性相斥、異性相吸的特點。磁體的這種作用力叫磁力，也就是磁場力，通常用磁力線來表達，并用它來表示磁場的強弱與方向。在磁體的外部，磁力線是從北極到南極的;而在磁體的內部，磁力線是從南極到北極的，這與電源的內部與外部電流的方向很相似。

但磁場并不是只有磁鐵能產生，我們使用最多的是電磁場，因為有電就有磁，在通電導體的周圍就有磁場的存在。用右手螺旋法則就能判別載流導體的磁場方向，它主要是判斷通電直導體和螺旋管的磁場方向的。磁場的強度主要是以磁通與磁感應強度來表示。

2.電磁感應

電磁感應是電工最重要的理論，就是我們常說的電能生磁與磁能生電的概念。電磁感應主要是從下面三種方式產生。

(1)使導體在磁場中切割磁力線。導線在外來力量下運動來切割磁力線在導體中產生感應電動勢。發(fā)電機就是在機械力的帶動下旋轉來切割磁力線在繞組中產生感應電動勢而發(fā)出電的，可用右手定則來進行判定。將右手伸直并四指與大拇指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，使大拇指指向導體切割磁力線的運動方向，則其余四指為電流的方向。發(fā)電機就是根據(jù)這一原理工作的，所

以又將右手定則稱為發(fā)電機定則，

(2)使磁力線切割導體。說明是移動磁場的磁力線運動來切割導體，在導體中產生感應電動勢，此感應電動勢的磁場與移動磁場產生運動力，使導體受電磁力的作用而運動?？捎米笫侄▌t來進行判定。將左手伸直并四指與大拇指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，四指指向電流的方向，大拇指所指的為磁力線的運動方向。電動機就是根據(jù)這一原理工作的，所以又將左手定則稱為電動機

定則。

(3) 使交變的磁場或磁通穿過線圈。根據(jù)楞次定律得知，穿過導體的磁通發(fā)生變化時，就會在導體中產生感應電動勢，如是閉合的回路就會產生感應電流。變壓器就是利用鐵心中交變磁通的變化，而在繞組中產生感應電動勢的原理工作的。

所以說要在導體或繞組中產生感應電動勢，就必須要切割磁力線或有變化的磁通。如果沒有切割磁力線或變化的磁通，就是有再強的磁場也是沒有用的。

與電磁感應相關的鐵磁材科

鐵磁材料分為軟磁材料、硬磁材料及矩形材料3類

(1)軟磁材料其特點是磁導率高，易磁化也易退磁，常用來作為電動機和變壓器的鐵心。

(2)硬磁材料其特點是不易磁化，也不易退磁，常用來作磁鐵、磁鋼等，

(3)矩形材料其特點是在很小的外磁的作用下就會磁化，并能夠保持磁化的狀態(tài)，常用來作存儲器。

電工接觸得較多的是軟磁材料，如果線圈是空心的，它的導磁率很低的，如果在線圈中放入了導磁率很高的鐵心，其導磁率會提高幾千倍，甚至

上萬倍。所以我們常見的變壓器、電動機都是用了鐵心的，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機較多，它們所用鐵心的導磁率越高，那它們的體積就越小和效率就越高。

3.自感與互感

(1)自感。

自感是由流過線圈本身的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應。自感而產生的電動勢就叫自感電動勢，自感電動勢的方向與回路中電流的變化相

反。自感電動勢的應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生較高的自感電動勢，來擊穿日光燈管中的水銀蒸汽產生紫外線來激發(fā)熒光粉而發(fā)光的。

(2)互感。

互感是兩個相鄰的線圈之間的電磁感應，它們只有磁的聯(lián)系而沒有電的聯(lián)系。如我們常用的變壓器，在一次側線圈中加上交流電，通過鐵心

中磁通的變化，在二次側線圈中通過電磁感應就產生了電動勢，這就是互感的。

互感產生的電動勢與線圈的匝數(shù)成正比，電動勢與電流成反比，并與互感系數(shù)或互感量有關。

審核編輯：劉清