電磁

電磁

物理學術語
電磁,物理概念之一,是物質所表現的電性和磁性的統稱。如電磁感應、電磁波等等。電磁是法拉第發現的。電磁現象産生的原因在于電荷運動産生波動。形成磁場,因此所有的電磁現象都離不開磁場。電磁學是研究電磁和電磁的相互作用現象,及其規律和應用的物理學分支學科。麥克斯韋關于變化電場産生磁場的假設,奠定了電磁學的整個理論體系,發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術,深刻地影響着人們認識物質世界的思想。另:電磁,系日本動畫《神奇寶貝》的人物之一的中文名。湖濱道館的訓練家,湖濱市太陽能塔的制造者。[1]
    中文名:電磁 外文名:electromagnetism 所屬學科:物理 産生原因:電荷運動 發現者:丹麥科學家奧斯特

簡介

1820年H.C.奧斯特發現電流磁效應後,許多物理學家便試圖尋找它的逆效應,提出了磁能否産生電,磁能否對電作用的問題,1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在測量地磁強度時,偶然發現金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年,阿喇戈根據這個現象做了銅盤實驗,發現轉動的銅盤會帶動上方自由懸挂的磁針旋轉,但磁針的旋轉與銅盤不同步,稍滞後。電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象,但由于沒有直接表現為感應電流,當時未能予以說明。

電磁現象

1831年8月,M.法拉第在軟鐵環兩側分别繞兩個線圈,其一為閉合回路,在導線下端附近平行放置一磁針,另一與電池組相連,接開關,形成有電源的閉合回路。實驗發現,合上開關,磁針偏轉;切斷開關,磁針反向偏轉,這表明在無電池組的線圈中出現了感應電流。法拉第立即意識到,這是一種非恒定的暫态效應。緊接着他做了幾十個實驗,把産生感應電流的情形概括為5類:變化的電流,變化的磁場,運動的恒定電流,運動的磁鐵,在磁場中運動的導體,并把這些現象正式定名為電磁感應。進而,法拉第發現,在相同條件下不同金屬導體回路中産生的感應電流與導體的導電能力成正比,他由此認識到,感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢産生的,即使沒有回路沒有感應電流,感應電動勢依然存在。

後來,給出了确定感應電流方向的楞次定律以及描述電磁感應定量規律的法拉第電磁感應定律。并按産生原因的不同,把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種,前者起源于洛倫茲力,後者起源于變化磁場産生的有旋電場。

分析

電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一,它顯示了電、磁現象之間的相互聯系和轉化,對其本質的深入研究所揭示的電、磁場之間的聯系,對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。

若閉合電路為一個n匝的線圈,則又可表示為:式中n為線圈匝數,Δ為磁通量變化量,單位Wb,Δt為發生變化所用時間,單位為s.ε為産生的感應電動勢,單位為V.

計算公式

1.感應電動勢的大小計算公式

(1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}

(2)E=BLVsinA(切割磁感線運動)E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L:有效長度(m)}

(3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢){Em:感應電動勢峰值}

(4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}

2.磁通量Φ=BS{Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}計算公式△Φ=Φ1-Φ2,△Φ=B△S=BLV△t

3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源内部的電流方向:由負極流向正極}

4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大),ΔI:變化電流,∆t:所用時間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}

△特别注意Φ,△Φ,△Φ/△t無必然聯系,E與電阻無關E=n△Φ/△t。電動勢的單位是伏V,磁通量的單位是韋伯Wb,時間單位是秒s。

感應電流産生的條件

1.電路是閉合且通的

2.穿過閉合電路的磁通量發生變化

3.電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動(切割磁感線運動就是為了保證閉合電路的磁通量發生改變,所以第3條和第2條是同一個條件)

電磁學

定義

電磁學是研究電磁和電磁的相互作用現象,及其規律和應用的物理學分支學科。早期,由于磁現象曾被認為是與電現象獨立無關的,同時也由于磁學本身的發展和應用,如近代磁性材料和磁學技術的發展,新的磁效應和磁現象的發現和應用等等,使得磁學的内容不斷擴大,所以磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究了。

電磁學從原來互相獨立的兩門科學(電學、磁學)發展成為物理學中一個完整的分支學科,主要是基于兩個重要的實驗發現,即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。這兩個實驗現象,加上麥克斯韋關于變化電場産生磁場的假設,奠定了電磁學的整個理論體系,發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。

根據近代物理學的觀點,磁的現象是由運動電荷所産生的,因而在電學的範圍内必然不同程度地包含磁學的内容。所以,電磁學和電學的内容很難截然劃分,而“電學”有時也就作為“電磁學”的簡稱。

麥克斯韋電磁理論的重大意義,不僅在于這個理論支配着一切宏觀電磁現象(包括靜電、穩恒磁場、電磁感應、電路、電磁波等等),而且在于它将光學現象統一在這個理論框架之内,深刻地影響着人們認識物質世界的思想。

電子的發現,使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來,洛倫茲的電子論把物質的宏觀電磁性質歸結為原子中電子的效應,統一地解釋了電、磁、光現象。

和電磁學密切相關的是經典電動力學,兩者在内容上并沒有原則的區别。一般說來,電磁學偏重于電磁現象的實驗研究,從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律;經典電動力學則偏重于理論方面,它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎,研究電磁場分布,電磁波的激發、輻射和傳播,以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題,也可以說,廣義的電磁學包含了經典電動力學。

電磁能量的工作方式

在穩定狀态下,電流的波形如圖所示的情況,此時它們的磁通增量△Φ在開關管導通ton時間内的變化,必須等于在反激時間内的變化。因此如果磁通增量相等的工作點穩定建立時,變壓器初級繞組每匝的伏一秒值必然等于次級繞組每匝的伏一秒值。通過控制開關管的導通占空比,來調定初級峰值電流,然而在開關管關斷時,輸出電壓和次級匝數是恒定的,反激工作時間須自我調節。

在臨界狀态,反激電流在下一個導通時間之前正好達到零,進一步增加占空比将會引起轉換器從完全到不完全能量傳遞方式時,傳遞函數将變成帶有低輸出阻抗的兩個極點系統,此時如果需要更多的電能時,脈沖寬度僅需輕微的增加即可。另外,在傳遞函數中有一個“右半平面零點”,這将在高頻段引人180°的相位改變,這也會引起不穩定。

電磁能量的存儲與轉換

在開關管V導通時為電能的存儲階段,這時可以把變壓器看成是一個電感。當開關管V導通時,初級繞組的電流Ip為線性增加。磁心内的磁感應強度從Br增加到工作峰值Bm。

當開關管V關斷時,初級電流降到零。次級的整流二極管D1導通,在次級出現感應電流。按照功率恒定的原則,次級繞組的安匝數與初級繞組的安匝數相等。

在反激期間,反激電流逐漸下降到零。

對于完全能量轉換情況,反激時間總是小于toff時間。在反激時間内,磁心b磁通密度将從Bm下降到剩餘磁通密度Bro次級電流将以某工速率衰減,此速率由次級電壓和次級電感來決定,因此U's為次級繞組上的電壓,Ls為折算到次級的變壓器電感)。

電磁對人的災害性影響

根據醫學界相關的研究報考,磁場會使人體産生嚴重的危害性病變和思維的延續變化。如果人類長期生活在強磁場範圍内,會導緻内分泌紊亂失調,大腦也會産生不正常的延續思維,會誘發人體的某些潛能和特殊的功能變化,也會誘發癌症。在大都市中,由電網和通訊網絡産生的不同頻段的電磁波輻射,已經給人類帶來了諸多不利因素。

人類社會正在遭受着多種電磁波輻射災害,而這種災害是無法看到的一種潛在的破壞性因素,它将導緻人類的腦思維系統産生超越常規的病态和不健康的心态、精神失常、性情暴躁、内分泌失調、煩躁多夢、疑神疑鬼、心悸不安。在這種情況下也極易産生不正常的肢體舉動。比如在夜間,人類大腦會産生比較特殊的夢境聯想狀态,像性愛的夢遺、恐怖的夢境、已故親人的托夢、兇殺與暴力、發财與死亡、穿越時空等等夢中的聯想。

(1)如果工作在強大的磁場區域間,應盡量避免接觸或遠離磁場源,最好的方法是建造防磁場輻射幹擾的無磁場區域空間建築。

(2)凡是經常接觸強磁場輻射源的,應當定期進行人體健康檢查,并形成短期的循環換班制度。

(3)無線電通訊設備不能長期攜帶在身體上,不用時則應當與人體保持一定的距離。

(4)盡量少用或不用無線電通話,以防電磁輻射給人體帶來不必要的影響。

(5)減少家用電器的使用,要勤動手,多活動。

(6)在欣賞音樂時,應當避免長時間頭戴耳機。

(7)不要濫用磁療設備,要遵醫囑。

(8)遠離無線電發射裝置以及強磁場的區域範圍。

(9)居民住宅應當避開高壓輸電網絡,最低間距應當在300米以外。

(10)建設強大的電磁波發射場地應當遠離居民區,其間距不得低于5000米。

電磁質量

電子質量中起源于電磁場的部分。它的數值可以從勻速運動電子的電磁場動量或依據,質能關系式從靜止電子的靜電場能量作出估計。在電子論的發展初期,曾假定電子的電磁質量等于在實驗中測定的質量。并由此算出他的半徑,這半徑稱為電子的經典半徑。

當物體具有電場或具有磁場時,對此物體進行電屏蔽或磁屏蔽,用天平稱量,全部裝置(包括屏蔽體),稱量出的數據與未有電場或磁場是不相同的。天平稱量得到的數據是質量,由于對物體進行了屏蔽,稱量過程對天平是沒有幹擾。稱量結果數據是有效的。由此,對同一物體來說,除了常規質量,還存在電磁質量。

電磁選礦

1、用電磁場的磁力選礦

2、磁力選礦和電力選礦的總稱

電磁輻射

電磁輻射又稱電子煙霧,是由空間共同移送的電能量和磁能量所組成,而該能量是由電荷移動所産生;舉例說,正在發射訊号的射頻天線所發出的移動電荷,便會産生電磁能量。電磁“頻譜”包括形形色色的電磁輻射,從極低頻的電磁輻射至極高頻的電磁輻射。兩者之間還有無線電波、微波、紅外線、可見光和紫外光等。電磁頻譜中射頻部分的一般定義,是指頻率約由3千赫至300吉赫的輻射。

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