电感器是一种根据电磁感应原理制成、能够把电能转化为磁能而存储起来的元件;想要了解电感的工作原理,那么我们必须先了解磁场,磁到底是个什么东西,如何诞生出电感的,这一篇是对磁场进行介绍。(下一篇介绍电感的功能和特性)

一、磁的基本概念

1、奥斯特发现“电生磁”,称为电流具有磁效应。

2、同方向电流相互吸引,反方向电流相互排斥。

3、磁场和电场一样是一种物质,是客观存在的。

二、磁场的特性

1、基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。

2、特点:磁场是一种特殊物质,它是客观存在的。

3、方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。

4、磁感线是假想的曲线、磁感线不相交,不相切,不中断、磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线,磁体外部由N极到S极,内部由S极到N极。

三、匀强磁场

(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。

(2)特点:疏密程度相同、方向相同的平行直线。

四、通电螺旋管周围磁感线

安培定则:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。(大拇指指向螺旋管北极)

五、左手定则

用于判断通电导线处于磁场中时,所受安培力 F 的方向,这是这么多定律中,唯一用于判断力的方向的,也是唯一用左手的。

初中物理课上,介绍的是用左手手掌的方式来判断,如下图: 磁场方向穿过掌心,四指方向为电流方向,那么大拇指的指向就是力的方向。

1、B与L、I、F无关,与场源和该点在场中的位置有关。

2、使用公式时,导线电流的方向与磁场方向的关系,要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大,平行时为零。

3、若某一空间同时存在几个磁场,空间的磁场应由这几个磁场叠加而成,某点的磁感应强度为B,则有:(矢量和) ,用平行四边形法则运算。

4、磁感应强度B定义:一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值,叫作磁感应强度。也被称为磁通量密度或磁通密度,是真正描述磁场强弱和方向的物理量(矢量,有大小和方向),国际通用单位为特斯拉(T);它表示垂直穿过单位面积的磁力线的多少。在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度(磁通密度)来表示:磁感应强度越大表示磁感应(作用于电荷的力)越强,磁感应强度越小则表示磁感应越弱。

六、磁通量

Φ=BS(B垂直于S),对于N砸绕线其产生的磁通量Φ= BN*S。

①磁通量是标量,但有正、负。它的正、负表示磁感线的贯穿方向,是为了计算方便而人为引入的。如果以穿进为正,则穿出为负。

②当面积S与磁场方向不垂直时,要把面积S投影到与磁场垂直的平面上求出有效面积,得Φ=BScosθ,其中Scosθ就是面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1,如图所示:

③可用穿过面积S的磁感线的条数表示磁通量。若有磁感线沿相反方向穿过同一面积,则磁通量等于穿过该面积的磁感线的净条数(磁通量的代数和)。

七、电磁感应

电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律:电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。

感应电动势为E,则E =n*ΔΦ/Δt

电磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。

八、楞次定律

电磁感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即磁通量变大,产生的电流有让其有变小的趋势;而磁通量变小,产生的电流有让其变大的趋势(线圈对电流的作用是:来拒去留)。楞次定律是一条电磁学的定律,用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向(电磁感应定律的电场方向)。法拉第发现了电磁感应现象,称为电磁感应定律,而楞次对具体电磁感应方向作出了判断准则,称为楞次定律。

1、因为电流生磁,动磁生电,两种电磁现象也就构成了电感的物理基础,根据楞次定律,这个感应电流的方向刚好和原电流方向相反,所以也就产生了阻碍电流的效果。

2、当N极插入,因为N极磁线出,S极磁流入,所以N极的原磁场是向下的,因为插入,所以原磁场是增强的;给线圈接入电流,电流在线圈中流动时,根据电生磁的原理,在线圈中会产生磁场,感应磁场(感应电动势)根据右手定则是向上的。

3、当N极拔出,所以原磁场是减少的,N极的原磁场是向下的,右手定则线圈中会产生感应磁场是向下的。

4、总结:当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

5、阻碍作用就产生了个神奇的效果,电感上的电流不能发生突变,就如同电容上的电压不能发生突变一样。在电感中,电流的变化会滞后于电压变化。

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