墨尔本大学电磁学基础辅导

电磁学最早发现于 1819 年，当时一位丹麦科学家注意到，磁罗盘的指针在靠近电线时会移动。电磁是光波背后的力量，是将原子固定在一起的能量来源，也能通过电流产生磁场。这篇文章为大家带来墨尔本大学电磁学基础知识辅导!

一、导线中的电流如何产生磁场

电流会产生磁场。载流导线也会产生磁场，表现为导线周围的环形线圈。电流或导线内运动的电荷会产生这些环形磁场。磁场在最靠近导线的区域最强，其方向取决于产生磁场的电流运动。导线就像一块磁铁，因此增加导线中的电流会增加磁场强度。

二、弗莱明右手定则

弗莱明右手定则用于确定导体在磁场区域内移动时感应电流的方向。英国物理学家约翰-安布罗斯-弗莱明于 19 世纪末提出了这一法则。应用右手定则，伸展拇指、食指和中指，使其相互垂直。如果食指表示磁场方向，拇指表示导体运动方向，那么二指或中指将表示感应电流方向。右手定则适用于正电荷和理论电流流。理论电流流类似于从正极流向负极的传统电流。

指向上方的拇指表示电流的对流方向，与电流的实际流动方向相反。围绕导线弯曲的手指表示磁场的方向。

三、弗莱明左手定则

弗莱明左手定则说明了电流中的电子等带电粒子进入磁场时的情况。要演示左手定则，请抓住代表导线的物体。如果食指代表磁场方向，二指代表电流方向，那么拇指给出力的方向。

电流流经导体时会产生磁场。放置在导体周围的磁铁也会受到磁场的作用力。法国科学家安德烈-安培(Andre Marie Ampere)发现，磁铁对载流导体施加了一个相等且相反的力。各种实验表明，当通过导线的电流方向相反时，力的方向也相反。因此，导线受力的方向取决于电流和磁场的方向。当电流方向与磁场方向成直角时，力的大小最大。在这种情况下，我们可以使用简单的规则(如左手定则)来确定导线受力的方向。

四、用磁场感应电流

许多物理学家设计了一些实验来探测磁场感应电流。大多数实验都失败了，直到约瑟夫-亨利和迈克尔-法拉第想出了办法。迈克尔-法拉第的实验表明，电流流过一个导线线圈会产生磁场。但在第二个线圈上却没有。后来，他意识到不断变化的磁场会在导线线圈中产生电流。这个想法就是我们现在所知的法拉第感应定律。

法拉第感应定律指出，变化的磁场会在环形导线中产生电动势(emf)。电动势会导致电子移动并形成电流。改变环形导线的面积就会产生电流。改变环线与磁场之间的角度也会产生电流。最直接诱发电动势(emf)的特性被称为磁通量。它也被称为穿过线环(或表面)的磁场的量度。当磁场发生变化时，就会产生电动势。

磁通量的计算公式如下：

其中，ΦB 为磁通量，B 为磁场强度，A 为回路面积，cosθ 为磁场与垂直于回路表面的直线之间的夹角。

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