電與磁,磁與電這兩者總是相輔相成的出現的。當電場與磁場垂直時,它們就會形成疊加的電磁場,而電磁場在不斷的向外延伸時,就會形成電磁波。
電磁波在生活中無處不在,常見的電磁波有太陽光等,電磁波在真空中傳播的速度等于光速。要想弄清楚電磁波,咱們還得從最基本電磁感應說起,今天就來聊聊電磁感應中的兩個有趣現象。
第一:磁單極與磁鐵穿過線圈時,線圈中的電流是如何變化的呢?
假設有一個線圈懸浮在真空中,讓一個條形磁鐵穿過線圈,根據電磁理論中的楞次定律可知,當條形磁鐵的N極靠近線圈時,由于線圈中感應出來的電流所産生的磁場總要阻礙引起線圈磁通量的變化。
因此,線圈中的電流所産生的磁場的N極與條形磁鐵的N極相對,這時,用右手定則即可判斷出線圈中的電流方向為逆時針的。當條形磁鐵穿過線圈并遠離線圈時,這時條形磁鐵與線圈靠得較近的是S極。
根據楞次定律判斷,此式的線圈中的感應電流所産生的磁場方向的N極與條形磁鐵的S極正對,此時用右手定則來判斷線圈中的感應電流方向時,發現線圈中的感應電流的方向為順時針的。也就是說,條形磁鐵穿過線圈的過程中,線圈中的感應電流的大小和方向都在不斷的變化。
假如在空間中存在着磁單極,磁單極N穿過線圈時,線圈中的電流将會怎樣變化呢?通過楞次定律與右手定則你會發現,無論磁單極N是靠近線圈還是遠離線圈,線圈中的感應電流的方向總是逆時針的。
用目前人類所了解的電磁場的理論來闡述這個現象,則隻能說明一點,磁場不是磁單極做定向移動而産生的,而是電子做定向移動所産生的。
線圈會動嗎?
第二:自感現象
關于自感現象,生活中也是無處不在。如果你将家裡連接燈泡的電線繞幾圈後,你會發現,當你打開電源時,電燈會逐漸變亮,當你斷開電源時,電燈泡會逐漸的熄滅。
這個現象說明了,在電燈泡上的繞線電線在電流變化的一瞬間,它就會産生感應電動勢。打開開關的一瞬間,它所産生的感應電動勢會阻止整個電路中的電流通入電燈中,從而使電燈延遲。
當關閉開關時,線圈中同樣會産生感應電動勢,此時,它所産生的感應電動勢與電燈泡組成了一個回路,因此,電燈泡會逐漸的熄滅。
在進一步研究自感現象的過程中,人們發現,線圈的自感現象的程度與線圈的匝數,通過線圈的電流大小,以及線圈中是否有鐵芯有關。當線圈的匝數越多,通過線圈的電流越大,電流的變化越快,線圈中包含鐵芯時,線圈的自感現象也就越明顯,自感的電流也就會越大。
線圈的自感現象常常用于電器設備中,但是,線圈的自感電流過大時,則會危及人的安全。例如,在大功率電動機中,當通過電動機的電流很大時,在斷開電源的一瞬間,電動機中的線圈則會産生很大的感應電動勢。
如此大的感應電動勢加在閘刀的兩端,它就會擊穿閘刀中間的空氣,使空氣發生電離,從而燒壞閘刀。如果電動機中的電流過大時,在斷開閘刀的一瞬間,産生的感應電動勢在閘刀上出現了放電現象後,則會危及到人的安全。
為了抵消掉線圈中的感應電流,通常采用雙繞線的方向,即不管在通電的瞬間還是在斷電的瞬間,線圈上的兩根方向不同的導線所産生的磁場正好相反,因此相互抵消掉了,此時線圈中的自感電動勢就會很小了。
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