电学基础之磁场与电磁的概念介绍

六、磁场与电磁的概念

1.磁场与电磁场

    说起磁，我们都很熟悉，通常将能吸引铁、镍、钴的物体称为磁铁或磁体，如常见的磁铁、指南针等。磁体的两端有两个磁极，南极(S)与北极(N)，并具有同性相斥、异性相吸的特点。磁体的这种作用力叫磁力，也就是磁场力，通常用磁力线来表达，并用它来表示磁场的强弱与方向。在磁体的外部，磁力线是从北极到南极的;而在磁体的内部，磁力线是从南极到北极的，这与电源的内部与外部电流的方向很相似。

    但磁场并不是只有磁铁能产生，我们使用最多的是电磁场，因为有电就有磁，在通电导体的周围就有磁场的存在。用右手螺旋法则就能判别载流导体的磁场方向，它主要是判断通电直导体和螺旋管的磁场方向的。磁场的强度主要是以磁通与磁感应强度来表示。

2.电磁感应

   电磁感应是电工最重要的理论，就是我们常说的电能生磁与磁能生电的概念。电磁感应主要是从下面三种方式产生。

    (1)使导体在磁场中切割磁力线。导线在外来力量下运动来切割磁力线在导体中产生感应电动势。发电机就是在机械力的带动下旋转来切割磁力线在绕组中产生感应电动势而发出电的，可用右手定则来进行判定。将右手伸直并四指与大拇指垂直，让磁力线垂直穿过掌心，使大拇指指向导体切割磁力线的运动方向，则其余四指为电流的方向。发电机就是根据这一原理工作的，所

以又将右手定则称为发电机定则，

     (2)使磁力线切割导体。说明是移动磁场的磁力线运动来切割导体，在导体中产生感应电动势，此感应电动势的磁场与移动磁场产生运动力，使导体受电磁力的作用而运动。可用左手定则来进行判定。将左手伸直并四指与大拇指垂直，让磁力线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向，大拇指所指的为磁力线的运动方向。电动机就是根据这一原理工作的，所以又将左手定则称为电动机

定则。

     (3) 使交变的磁场或磁通穿过线圈。根据楞次定律得知，穿过导体的磁通发生变化时，就会在导体中产生感应电动势，如是闭合的回路就会产生感应电流。变压器就是利用铁心中交变磁通的变化，而在绕组中产生感应电动势的原理工作的。

    所以说要在导体或绕组中产生感应电动势，就必须要切割磁力线或有变化的磁通。如果没有切割磁力线或变化的磁通，就是有再强的磁场也是没有用的。

与电磁感应相关的铁磁材科

铁磁材料分为软磁材料、硬磁材料及矩形材料3类

(1)软磁材料其特点是磁导率高，易磁化也易退磁，常用来作为电动机和变压器的铁心。

(2)硬磁材料其特点是不易磁化，也不易退磁，常用来作磁铁、磁钢等，

(3)矩形材料其特点是在很小的外磁的作用下就会磁化，并能够保持磁化的状态，常用来作存储器。

电工接触得较多的是软磁材料，如果线圈是空心的，它的导磁率很低的，如果在线圈中放入了导磁率很高的铁心，其导磁率会提高几千倍，甚至

上万倍。所以我们常见的变压器、电动机都是用了铁心的，但使用硅钢片铁心的电器只能用于低频率范围，使用铁氧体磁心的可用于中频或高频，空心的就可用于高频和甚高频。电工接触变压器和电动机较多，它们所用铁心的导磁率越高，那它们的体积就越小和效率就越高。

3.自感与互感

(1)自感。

   自感是由流过线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应。自感而产生的电动势就叫自感电动势，自感电动势的方向与回路中电流的变化相

反。自感电动势的应用如在日光灯电路中的镇流器，就是由于镇流器线圈中自身电流的变化而产生较高的自感电动势，来击穿日光灯管中的水银蒸汽产生紫外线来激发荧光粉而发光的。

(2)互感。

    互感是两个相邻的线圈之间的电磁感应，它们只有磁的联系而没有电的联系。如我们常用的变压器，在一次侧线圈中加上交流电，通过铁心

中磁通的变化，在二次侧线圈中通过电磁感应就产生了电动势，这就是互感的。

   互感产生的电动势与线圈的匝数成正比，电动势与电流成反比，并与互感系数或互感量有关。

审核编辑：刘清