FHSST 物理/磁鐵和電磁學/電磁學
磁力和電力的關係的發現,就像許多其他科學發現一樣,幾乎是偶然發現的。1820 年,丹麥物理學家漢斯·克里斯蒂安·奧斯特正在給學生講課,關於電和磁之間可能存在的聯絡。在講課過程中,他在課堂上透過實驗,明確證明了這一點!奧斯特將電流透過懸掛在磁羅盤上方的金屬絲,發現羅盤針會因為電流而發生明顯的運動。課堂開始時的猜測,在課堂結束時被證實了。不用說,奧斯特不得不為以後的課程修改他的講義!他的偶然發現為一個全新的科學分支鋪平了道路:電磁學。
詳細的實驗表明,電流產生的磁場始終與電流方向垂直。一個簡單的證明這種關係的方法叫做左手定則。簡單地說,左手定則表明,電流產生的磁力線的方向與左手(處於“搭便車”姿勢)的彎曲手指方向相同,拇指指向電子流的方向。
磁場圍繞著這根通電直導線,磁力線沒有明確的“北極”或“南極”。
注意:需要新增導線相互吸引或相互排斥
雖然電流產生的磁場確實很有趣,但對於常見電流來說它非常弱,只能偏轉羅盤針,不能做更多的事情。為了用相同數量的電流產生更強的磁場力(以及因此更大的磁通量),我們可以將導線繞成線圈形狀,這樣導線周圍的磁場環繞在一起,形成一個具有明確磁極(南北極)的更大的磁場。
線圈導線產生的磁場力大小與透過導線的電流乘以線圈的“匝數”或“繞組”數成正比。這種場力被稱為磁動勢(mmf),與電路中的電動勢(E)非常類似。
電磁鐵是一段用來產生磁場的導線,透過它可以使電流透過。雖然所有通電導體都會產生磁場,但電磁鐵通常以一種方式構造,以最大限度地提高其為特定目的產生的磁場強度。電磁鐵在研究、工業、醫療和消費產品中得到了廣泛的應用。
作為一種電控磁體,電磁鐵在各種“機電”裝置中得到應用:利用電力產生機械力或運動的機器。也許最明顯的例子是電動機。
繼電器可以被構造為操作多個開關觸點,或以“反向”方式操作它們(使線圈通電將開啟開關觸點,而斷開線圈電源將允許它彈回閉合狀態)。