摘要：電和磁是兩種神奇的能量，它們之間不是孤立的，電能生磁，磁在一定條件下也能產(chǎn)生電?！峨姽W(xué)》中“磁與電磁”這一內(nèi)容理論知識(shí)點(diǎn)多，而且各種定則、規(guī)律容易張冠李戴，給人雜亂的感覺(jué)。本文對(duì)“磁與電磁”這一內(nèi)容中的知識(shí)點(diǎn)和各種定則、規(guī)律進(jìn)行整理，在一定程度上幫助讀者減輕雜亂感，理順各種關(guān)系。

關(guān)鍵詞：磁與電磁 定則 關(guān)系

《電工學(xué)》是研究電磁現(xiàn)象及其基本規(guī)律在工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。它研究的重點(diǎn)就是電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象。電是一種很神奇的能量，電通過(guò)燈泡能使燈泡發(fā)光，通過(guò)電動(dòng)機(jī)能使其轉(zhuǎn)動(dòng)，并且還能轉(zhuǎn)換成聲音、圖片等信號(hào)。和電一樣磁也是一種很神奇的能量，根據(jù)磁同性相斥、異性相吸的基本性質(zhì)制造出了磁懸浮列車(chē)，極大的方便了人類的生活。在歷史上很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，人們一直認(rèn)為電和磁是相互孤立的存在。直到1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周?chē)嬖诖艌?chǎng)，這就是電流的磁效應(yīng)，即電能生磁。既然電能生磁，人們不禁假想“磁能生電”么？經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)十年的研究，英國(guó)物理學(xué)家法拉第于1831年證實(shí)了這個(gè)假想的肯定性，他發(fā)現(xiàn)變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即在一定條件下磁能生電?？梢?jiàn)電和磁之間有著不可分割的聯(lián)系。

一、 磁場(chǎng)

具有磁性的物質(zhì)我們把它叫做磁鐵。磁鐵顧名思義即對(duì)鐵有磁性，所以磁鐵的第一個(gè)基本性質(zhì)就是具有吸引鐵屑和鐵制品的能力。無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)把一塊磁鐵從南北極的分割線處折斷，原來(lái)的南極端或北極端又由南極和北極兩個(gè)極構(gòu)成，無(wú)論把磁鐵分割成多么小都是由南極和北極構(gòu)成，因此磁鐵的第二個(gè)基本性質(zhì)是磁極總是成對(duì)出現(xiàn)的，具有不可分割性，磁極處磁性最強(qiáng)。當(dāng)把同名磁鐵放在一塊會(huì)有排斥現(xiàn)象，而把異名磁鐵放在一起就會(huì)出現(xiàn)相互吸引的現(xiàn)象，磁鐵的第三個(gè)基本性質(zhì)就是同性相斥、異性相吸。

沒(méi)有接觸到的磁鐵之間之所以會(huì)有吸引或者排斥現(xiàn)象，是因?yàn)榇盆F周?chē)嬖诖艌?chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)放入它當(dāng)中的磁鐵具有磁力的作用。我們把在磁鐵周?chē)庋劭床灰?jiàn)的磁力所作用的空間稱為磁場(chǎng)。磁場(chǎng)是看不見(jiàn)摸不著的，但又是真實(shí)存在的，為了形象地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，人們引用了一簇有方向的曲線即磁力線來(lái)表示磁場(chǎng)。磁力線的疏密表示磁場(chǎng)的弱強(qiáng)，在某一點(diǎn)磁力線切線的方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。

為了對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行定量的計(jì)算，引入了一些基本的物理量。磁通量（Φ）：磁路中通過(guò)的磁力線總數(shù)，單位是韋伯（Wb），它不能表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）：?jiǎn)挝幻娣e上通過(guò)的磁力線數(shù)目，可用它來(lái)表示磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱，它的單位是特斯拉（T）。磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間滿足：Φ=BS 。

二、電流的磁場(chǎng)

電流的磁場(chǎng)即電能生磁。1820年7月奧斯特經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的深入研究發(fā)現(xiàn)電流具有磁效應(yīng)，通電直導(dǎo)體和通電線圈周?chē)即嬖诖艌?chǎng)即電能生磁，通電直導(dǎo)體周?chē)艌?chǎng)方向的判定應(yīng)用單導(dǎo)體右手定則，通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)方向的判定利用線圈右手定則。單導(dǎo)體右手定則和線圈右手定則合稱右手螺旋定則（注意：不叫右手定則），也叫安培定則。

三、 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用

同性相斥、異性相吸，磁鐵之間存在力的作用，既然電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，在某種意義上電流就是一個(gè)磁體，將電流放進(jìn)磁場(chǎng)中，電流應(yīng)該會(huì)受到磁場(chǎng)對(duì)其力的作用。實(shí)驗(yàn)表明，將通電導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，通電導(dǎo)體會(huì)受到磁場(chǎng)對(duì)它的作用力，這個(gè)作用力稱為電磁力也叫安培力。導(dǎo)體受安培力的大小為 F=BILsinα，導(dǎo)體所受安培力的方向利用左手定則來(lái)判斷。

四、 電磁感應(yīng)

電磁感應(yīng)即變磁生電。自從奧斯特實(shí)驗(yàn)表明“電能生磁”以后，人們就一直在探究磁能否生電。英國(guó)物理學(xué)家法拉第在1831年通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，即磁能生電，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。一般用兩種方法來(lái)獲得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，一種是導(dǎo)體切割磁力線的方法，另一種是磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)的方法（改變線圈中磁通量）。導(dǎo)體切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來(lái)：e=Blvsinα ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向利用右手定則來(lái)判斷。磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也可由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來(lái)： ，判斷線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向時(shí)首先利用楞次定律（增反減同）判斷出感應(yīng)電流產(chǎn)生的新磁場(chǎng)的方向，再利用右手定則由新磁場(chǎng)的方向判斷出感應(yīng)電流、電動(dòng)勢(shì)的方向。

五、 自感、互感與渦流

生活當(dāng)中的自感、互感與渦流現(xiàn)象的本質(zhì)都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。線圈本身電流發(fā)生變化，而導(dǎo)致線圈磁通量發(fā)生變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)的大小可由楞次定律推導(dǎo)出，但其也具有特殊性，自感電動(dòng)勢(shì)的大小不僅與線圈本身電流的變化率有關(guān)，還與線圈的自感系數(shù)有關(guān)：，自感電動(dòng)勢(shì)的方向根據(jù)楞次定律（線圈本身電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)、電流的方向與線圈本身電流方向相反，當(dāng)線圈自身電流減小時(shí)則感應(yīng)電流、電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈本身電流方向相同）可以判斷出。相鄰倆線圈一個(gè)線圈中電流發(fā)生變化，而導(dǎo)致另一線圈的磁通量發(fā)生變化引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為互感。交變磁通在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫渦流。

從以上可以總結(jié)出，判斷電流磁場(chǎng)方向時(shí)，利用右手螺旋定則；判斷電磁力方向時(shí)，利用左手定則；判斷單導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流方向時(shí)利用右手定則。三個(gè)定則容易混淆，要弄清楚。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡亞莉.電工技術(shù).武漢軍械士官學(xué)校，2011.

[2]沈裕鐘.電工學(xué).高等教育出版社， 2007.

[3]劉建軍.電工電子技術(shù).人民郵電出版社，2006.01.