電磁力是當(dāng)電流流過一條簡單的導(dǎo)體（例如一根電線或電纜）時產(chǎn)生的力。在導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生一個小的磁場，該磁場相對于其“北極”和“南極”的方向取決于流過導(dǎo)體的電流方向。

磁性在電氣和電子工程中起著重要的作用，因為如果沒有磁性，則沒有繼電器，螺線管，電感器，扼流圈，線圈，揚聲器，電動機(jī)，發(fā)電機(jī)，變壓器和電表等組件，它們將無法工作。

然后，當(dāng)電流流過時，每個線圈都會利用電磁效應(yīng)。但是，在我們更詳細(xì)地研究磁性，尤其是電磁學(xué)之前，我們需要回想起關(guān)于磁體和磁性如何工作的物理課程。

磁性的本質(zhì)

磁鐵可以以磁性礦石的形式在自然狀態(tài)下找到，其中兩種主要類型是磁鐵礦，也稱為“氧化鐵”（FE 3 O 4 ）和洛德斯通，也稱為“鉛礦石”。如果將這兩個天然磁鐵懸掛在一根弦上，它們將處于與地球磁場始終指向北的直線位置。

這種效果的一個很好的例子是指南針。在大多數(shù)實際應(yīng)用中，由于它們的磁性非常低，因此可以忽略這些天然存在的磁體，并且由于當(dāng)今，人造人造磁體可以以許多不同的形狀，尺寸和磁強(qiáng)度生產(chǎn)。

磁性基本上有兩種形式，即“永磁體”和“臨時磁體”，其使用類型取決于其應(yīng)用。有許多不同類型的材料可用于制造磁鐵，例如鐵，鎳，鎳合金，鉻和鈷，并且在其自然狀態(tài)下，其中某些元素（例如鎳和鈷）本身顯示的磁通量非常低。

但是，當(dāng)與其他材料（例如鐵或過氧化鋁）混合或“合金化”時，它們會變成非常堅固的磁鐵，并產(chǎn)生不尋常的名稱，例如“ alcomax”，“ hycomax”，“ alni”和“ alnico”。

非磁性狀態(tài)的磁性材料的分子結(jié)構(gòu)為松散的磁鏈或散布成隨機(jī)圖案的單個微小磁體。這種排列方式的總體效果是導(dǎo)致磁性為零或非常弱，因為每個分子磁體的這種隨機(jī)排列方式都傾向于中和其鄰居。

當(dāng)材料被磁化后，分子的這種隨機(jī)排列發(fā)生了變化，微小的未對準(zhǔn)分子和隨機(jī)的分子磁體變得“排列”起來，從而產(chǎn)生了一系列的磁性排列。鐵磁材料的分子排列的這種思想被稱為韋伯理論，并在下面說明。

一塊鐵和一塊磁鐵的磁分子對準(zhǔn)

韋伯的理論基于以下事實：由于原子電子的自旋作用，所有原子都具有磁性。原子團(tuán)連接在一起，以便它們的磁場都朝相同的方向旋轉(zhuǎn)。磁性材料由處于原子周圍分子水平的微小磁體組組成，并且經(jīng)過磁化處理的材料將使大部分微小磁體在一個方向上排列，僅在一個方向上產(chǎn)生北極，而在另一個方向上產(chǎn)生南極。

同樣，材料的微小分子磁體指向各個方向，其分子磁體將被其相鄰的磁體中和，從而中和任何磁效應(yīng)。分子磁體的這些區(qū)域稱為“疇”。

任何磁性材料本身都會產(chǎn)生磁場，該磁場取決于軌道和旋轉(zhuǎn)電子在材料中形成的磁疇的對準(zhǔn)程度。該對準(zhǔn)程度可以由稱為磁化強(qiáng)度M的量指定。

在未磁化的材料中，M = 0，但是一旦去除磁場，某些磁疇將在材料的小區(qū)域上保持對齊。向材料施加磁化力的作用是對齊某些區(qū)域以產(chǎn)生非零磁化值。

一旦消除了磁化力，取決于所使用的磁性材料，材料中的磁性將保持不變或迅速消失。材料保持其磁性的這種能力稱為保持性。

保持其磁性所需的材料將具有相當(dāng)高的保持力，因此可用于制造永磁體，而那些需要快速失去磁性的材料（例如繼電器和螺線管的軟鐵芯）將具有非常低的保持力。

磁通量

所有磁體，無論其形狀如何，均具有兩個稱為磁極的區(qū)域，磁路內(nèi)部和周圍均具有磁性，從而在其周圍產(chǎn)生確定的，有組織且平衡的，看不見的磁通線模式鏈。這些磁通線統(tǒng)稱為磁體的“磁場”。該磁場的形狀在某些部分要比其他部分更強(qiáng)，將具有最大磁性的磁體區(qū)域稱為“極”。磁鐵的兩端是一個磁極。

這些通量線（稱為矢量場）無法用肉眼看到，但是可以通過使用灑在紙上的鐵填充物或使用小指南針將它們可視化地看到。磁極始終成對出現(xiàn)，磁體的總區(qū)域稱為北極，總有相反的區(qū)域稱為南極。

磁場始終以力的形式直觀地顯示出來，力在材料的兩端（磁通線更密集且更集中）給出明確的磁極。組成磁場的線表示方向和強(qiáng)度，稱為力線，或更常用的是“磁通量”，并用希臘文符號Phi（ Φ ）表示，如下所示。

條形磁鐵磁場的力線

如上所示，磁場在磁體的磁極附近最強(qiáng)，而磁通線的間距更近。磁通量的一般方向是從北極（ N ）到南極（ S ）。另外，這些磁力線形成閉環(huán)，該閉環(huán)在磁體的北極離開而在南極進(jìn)入。磁極始終成對出現(xiàn)。

然而，由于磁通量是存在于其中的磁力周圍的磁體周圍的靜態(tài)區(qū)域，因此磁通量實際上并沒有從北極流向南極或流向任何地方。換句話說，磁通量不會在其中流動或移動，而不會受到重力的影響。繪制力線時會出現(xiàn)一些重要的事實：

力線永不交叉。

力線是連續(xù)的。

力線始終在磁體周圍形成單獨的閉合環(huán)。

力線從北到南具有確定的方向。

靠近的力線表示強(qiáng)磁場。

分開的力線表示弱磁場。

磁力像電場力一樣吸引和排斥，當(dāng)兩條力線靠近時，兩個磁場之間的相互作用會導(dǎo)致以下兩種情況之一：

1. –當(dāng)相鄰的兩極相同時（北-北或南-南），它們彼此排斥。

2. –當(dāng)相鄰的兩極不同時（南北或南北），它們會相互吸引。

著名的“對立吸引”表達(dá)很容易記住這種效果，并且可以使用鐵填充物顯示磁體周圍的力線來容易地證明這種磁場相互作用。可以在下面看到不同的磁極組合對磁場的影響，就像磁極排斥和不同。

極與異極的磁場

當(dāng)用指南針繪制磁場線時，可以看到力線的產(chǎn)生方式是在磁體的兩端分別產(chǎn)生一個確定的磁極，在此力線離開北極并重新進(jìn)入磁極。南極。磁性可以通過加熱或錘擊磁性材料來破壞，但不能通過簡單地將磁鐵分成兩部分來破壞或隔離。

因此，如果您將普通的條形磁鐵分成兩塊，則沒有兩半的磁鐵，但是每個碎塊都會以某種方式擁有自己的北極和南極。如果您將其中一個碎片重新分成兩部分，則每個較小的碎片將具有一個北極和一個南極，依此類推。不管磁鐵的塊有多小，每塊仍然會有一個北極和一個南極，這是瘋狂的！

然后，為了使我們在電氣或電子計算中利用磁性，有必要定義磁性的各個方面。

磁力的大小

現(xiàn)在我們知道，磁力線或更常見的是磁性材料周圍的磁通量用希臘文符號Phi（ Φ ）表示，其通量單位是 在Wilhelm Eduard Weber之后的Weber（ Wb）。但是給定單位面積內(nèi)的力線數(shù)稱為“通量密度”，由于通量（ Φ ）以（ Wb ）表示，而面積（ A ）以米平方（ m 2 ）為單位，因此，通量密度被測量以Webers / Metre 2或（ Wb / m 2 ）表示，并用符號B表示。

但是，當(dāng)涉及磁場中的磁通密度時，磁通密度以尼古拉·特斯拉之后的特斯拉為單位，因此，一個Wb / m 2等于一個特斯拉，1Wb / m 2 = 1T。通量密度與力線成正比，與面積成反比，因此我們可以將通量密度定義為：

磁通密度

磁通密度的符號為B，磁通密度的單位為Tesla，T。

重要的是要記住，所有通量密度的計算都以相同的單位進(jìn)行，例如，韋伯中的通量，m2中的面積和特斯拉中的通量密度。

磁性示例1

測得圓形電磁棒中的磁通量為0.013韋伯。如果材料的直徑為12cm，請計算通量密度。

磁性材料的橫截面積（單位為m2）為：

磁通量為0.013韋伯，因此，磁通密度可以計算為：

因此，磁通密度計算為1.15特斯拉。

處理電路中的磁場時，必須記住一個特斯拉就是磁場的密度，這樣，與磁場成直角的1安培的導(dǎo)體在其上承受一牛頓米長的力。

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