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科普 | 電流的磁效應(yīng)

發(fā)布日期:2022-05-25??來源:科普中國??瀏覽次數(shù):3111
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核心提示:在歷史上很長的一段時間里,磁學(xué)和電學(xué)的研究一直彼此獨立進(jìn)行著,在經(jīng)過許多科學(xué)家的多年研究后,磁與電才結(jié)合起來。1820年,物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方,給導(dǎo)線通電時,磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),就好像受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場,電流也能產(chǎn)生磁場,這個現(xiàn)象被稱為電流的磁效應(yīng)。奧斯特的這個發(fā)現(xiàn)開啟了一扇通向新的研究領(lǐng)

在歷史上很長的一段時間里,磁學(xué)和電學(xué)的研究一直彼此獨立進(jìn)行著,在經(jīng)過許多科學(xué)家的多年研究后,磁與電才結(jié)合起來。

1820年,物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方,給導(dǎo)線通電時,磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),就好像受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場,電流也能產(chǎn)生磁場,這個現(xiàn)象被稱為電流的磁效應(yīng)。

奧斯特的這個發(fā)現(xiàn)開啟了一扇通向新的研究領(lǐng)域的大門,激發(fā)了更多科學(xué)家探索的思路。

1820年,研究者畢奧和薩伐爾在論文中報告了他們發(fā)現(xiàn)直線電流對磁針作用的規(guī)律:直線電流對磁極的作用正比于電流的強度,反比于它們之間的距離,作用的方向則垂直于磁極到導(dǎo)線的垂線。這就是著名的畢奧-薩伐爾定律:一條無限長的載流導(dǎo)線作用在南磁分子或北磁分子上的力垂直于該分子到導(dǎo)線中心的最短距離。

之后,安培等科學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)把磁針放在電流磁場中時,磁針的偏轉(zhuǎn)存在著一定規(guī)律,因此得出電流磁場是有方向的結(jié)論。為更好地了解電流的磁場方向,安培定則產(chǎn)生了。

根據(jù)這些定律,人類開始在生活中利用電流磁效應(yīng),比如發(fā)電機和手機無線充電技術(shù)。

1.發(fā)電機

發(fā)電機是一種將其他形式能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,可將風(fēng)能、潮汐能、熱能、核能等形式的能源轉(zhuǎn)化為電能,其核心工作原理都是依靠電磁感應(yīng)定律,輔以電磁率定律。通過構(gòu)造出能夠互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁場與交變電流,實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

2.手機無線充電技術(shù)

手機無線充電技術(shù)的基本原理也是電磁感應(yīng)定律。在充電器工作時,普通電(220伏/50赫茲)的交流電會先后經(jīng)過低頻交流—直流—高頻交流的轉(zhuǎn)換,最終轉(zhuǎn)化的交變電流能夠形成穩(wěn)定變化的磁場。充電時,需要將充電手機放置于充電底座上,手機內(nèi)設(shè)磁感應(yīng)線圈,線圈內(nèi)的磁通量因磁場的變化而變化,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,在手機內(nèi)的閉合回路中產(chǎn)生穩(wěn)定電流,從而實現(xiàn)充電。

(本文由河北省石家莊市藁城區(qū)興安鎮(zhèn)中學(xué)高級教師崔會欣進(jìn)行科學(xué)性把關(guān))

責(zé)任編輯:吳婷

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