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乐民之乐者,民亦乐其乐;忧民之忧者,民亦忧其忧。——《孟子》
关于电磁力方向的解析
乐民之乐者,民亦乐其乐;忧民之忧者,民亦忧其忧。——《孟子》
关于电磁力方向的解析
电磁学是物理学的一个重要组成部分,电磁学科技的应用大大改变了人类的生
活。其中关于电磁力的研究有很多,此文谈谈我个人对电磁力方向的理解。
先简述一下已经学过的基础知识。
电和磁,都是物体表现出来的两大属性。其中,电是基本属性,磁是因电而产生
的。
电荷有正负两种性质之分,同性相斥,异性相吸。电荷之间的相互作用,是通过
电场力来实现的。人们规定,用电力线来表示电场强度和方向,电场强度越大的地方,
电力线越密集;从正电荷到负电荷的方向为电力线的方向。
宏观物体的磁极有N极(北极)和S极(南极)之分,人们规定用磁力线来表
示磁场强度和方向,磁场强度越大的地方,磁力线越密集;磁体外部从N极到S极
的方向为磁力线的方向,磁体内部的磁力线方向则是从S极回到N极。磁力线都是
闭合的。
静止的电荷具有电场,而移动的电荷既有电场又有磁场。
以下是我的理解。
规律一:移动电荷所产生的磁场,其方向是与移动方向相垂直的、并且围绕电荷
自身的一个螺旋形磁场。这是单根通电导线产生磁场的原理,可用右手螺旋定则判定
磁场方向。
规律二:磁场的磁力线,都力图走磁阻最小的路线。(与电流都力图走电阻最小
的路线相似)。
铁磁类物质的磁阻比空气小得多。同一类介质的磁阻,路线越短,磁阻越小。磁
场之间相互作用时,同一空间的磁力线方向一致,则磁阻最小;若磁力线方向相反,
互相抵触,则磁阻很大。
上述两个规律,是一切电磁力作用的基本规律,分析电动力(安培力)方向、电
磁感应方向、洛仑兹力方向等问题时,都能以这两个规律为基础去推导出结论。
当正电荷在匀强磁场中,与磁力线垂直的平面内移动,磁力线的方向自上而下,
那么,正电荷在移动过程中,就会持续往左偏移。这是洛仑兹力的定律。
现在说洛仑兹力的方向原理,如图1所示,正电荷在磁力线自上而下的匀强磁场
中水平向里面运动,它自身产生的磁场,是与移动方向垂直的、并且围绕它自身的一
个圆周。从外往里看,磁力线的方向为顺时针方向,因此正电荷左边的磁力线往上,
与外磁场的磁力线相反;右边的磁力线往下,与外磁场的磁力线相同。正电荷左边的
外磁场的磁力线因为遇到电荷产生的反向磁力线,磁阻较大,就会改道,沿着电荷的
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乐民之乐者,民亦乐其乐;忧民之忧者,民亦忧其忧。——《孟子》
磁场方向,绕到右边下行,形成一条弯曲的路线。由于磁场自身要力图减小磁阻,所
以这部分改道的磁力线会力图拉直,结果就是把正电荷向左边推移。所以正电荷会往
左偏移。
由洛仑兹力的方向,可推导出电动力(通电导体在磁场中受力运动)方向和电磁
感应的方向。
通电导体水平处在磁力线自上而下的磁场中,如果正电荷向前移动(负电荷则是
向后移动),由于洛仑兹力,它们会集体向左偏移,所以导体向左运动,这就是左手
定则。
当这个导体不通电,而是由外力驱使导体向右运动时,相当于导体中的正电荷也
在向右移动,根据前述规律,正电荷会向运动方向的左方偏移,因而正电荷会从导体
的外端向里端流动,所以感应电流的方向是从外端向里端流动,这就是电磁感应的右
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