電動機是如何将電能轉化為機械能的？發電機又是如何将機械能轉化成電能的？8月19日12時，《張朝陽的物理課》第七十九期開播，搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐視頻直播間，先帶着網友複習了靜電磁學中一系列的重要公式及其應用，接着利用洛倫茲力推導出安培力公式，并讨論了電動機的工作原理。随後，繼續利用洛倫茲力推導動生電動勢與磁通量變化的關系，并指出感生電動勢也滿足同樣的關系式，統稱為法拉第電磁感應定律，該定律可以得到麥克斯韋方程組中關于電場旋度的方程，并幫助人們制造發電機。

張朝陽先回顧了最近這幾期關于電磁學的内容，麥克斯韋方程組在電磁場不随時間變化的情況下，可以忽略方程組中關于時間的偏導項，得到簡易的靜電磁場方程組，該方程組的解就是庫侖定律和畢奧薩伐爾定律，由此可以求出給定恒定電荷密度與電流密度情況下的電磁場。但在對稱性較高的情況下，還可以通過靜态微分方程組的積分形式來高效求得電磁場。利用散度定理，可以從靜電磁場方程組得到高斯定理，而利用斯托克斯公式，能得到安培環路定理。

麥克斯韋方程組描述電荷如何産生電磁場，而洛倫茲力則是描述電荷如何受到電磁場的作用。 一個有電流的導線中的電荷沿着導線運動，導線中的電荷也在磁場中運動，會受到洛倫茲力的作用，然而電荷受到導線的束縛，将運動電荷的洛倫茲力求和後就能得到導線受到的力，稱為安培力。利用安培力，以及通電線圈和接口切換裝置，就可以制作出電動機，将電能轉化為機械能。

給放在磁場中的線圈加電動勢産生電流後，線圈會轉起來，反之，使放在磁場中的線圈轉起來後則會産生電動勢。導線在磁場中運動時，其中的電荷也在磁場中運動，會受到洛倫茲力的作用，沿着導線方向的洛倫茲力會驅使電荷沿導線運動，即會産生電流，這說明了切割磁感線會産生電動勢，通過具體計算可以求得閉環線圈的動生電動勢等于磁通量随時間的變化率。實際上，若保持線圈不變而改變磁場的大小，也會有感生電動勢，并且也等于磁通量随時間的變化率。感應電動勢與磁通量的關系這就是大名鼎鼎的法拉第電磁感應定律，利用它讓機械能轉化成電能，使得人們可以制造出發電機。

截至目前，《張朝陽的物理課》已直播七十餘期，内容豐富、覆蓋廣泛，理論公式由淺入深、繁簡交融。從去年11月開啟第一節物理直播課，他先是從經典物理學開始，科普了牛頓運動定律等；而後從經典物理的“兩朵烏雲”說起，向近現代物理過渡，探讨了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。

此後逐步進入量子力學領域，從基礎的薛定谔方程等理論内容，到氫原子波函數，再到氣體定容比熱的溫度階梯，并順勢講解了熱力學定律。接着回到了經典物理，推導出飛船運行軌迹，估算太陽的結構與性質以及中子星的自轉速度，随後講解了陀螺的進動，還計算出月球的潮汐高度。而現在開始講解一些數學工具，準備進軍廣義相對論。

《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟：注重推導，通過一步一步詳盡的數學計算，推導出相關的物理公式，把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。

來源：中國青年網

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