作业帮 > 物理 > 作业

磁场之间最基本的作用规律和左手定则

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/28 08:43:55
磁场之间最基本的作用规律和左手定则
磁场之间是否有最基本的作用规律,如几何中的公理.
如以下问题:
1、同方向的磁感线重合是否是该线上的磁场更强?
2、磁场间互相排斥的力能否用磁感线解释,当如何用磁感线重合相向判断两种物体之间吸引力与排斥力的大小?
3、当磁感线疏密相同时,能否用磁感线的弧度判断带点磁场大小(换言之时是,为何当两个不同磁极吸住时,接触点的磁场强度比分开时弱,甚至是弱的多)?
左手定则的疑惑
假设当前有如下的物体
N
-------

--------
S
若把安倍右手螺旋定则视为公理,则此图中导线有逆时针方向的磁场,那么如图中左侧的磁场将被减弱,右侧会重合而增强,这与根据左手定则从右往左运动有何关系?
另注:本人菜鸟只有初中水平,若用高中的知识解释最好注释.
在最好不要用其他的用此类公理推出的定理去解释.
望神级大牛来解决我的疑惑.
右手螺旋定则规定的直导线磁场分布规律,可以轻松地推出通电螺旋管的磁场分布规律。
那么,螺旋管中移动条形磁铁时产生电流,如何用此或是左右手定则来解释。
首先十分感谢您如此认真的看了我冗长的问题。我以下其他方面疑问:
1、从微观的角度,电流是电子移动产生的结果,那么如果在导线周围放置一个磁铁(静止),那么是否会使电阻变化?同理,在通电螺旋管中加铁芯是否会对螺旋管电阻造成影响?由此又有疑问,超导体中没有电阻,那么超导体通电产生的磁场及磁能是由什么转变而来的,如何转变,是如何遵循能量守恒定律的?
[产生疑惑的原因的是电流经过此处不消耗任何电能,但仍能产生影响,岂不是无中生有]
2、充电电池与非充电电池有什么结构或是本质上的区别?
3、如果把一个直流电正负负正接在用电磁继电器改装的电铃的衔铁的上下端,可否变成交流电?
4、有没原理简单的直流电变压装置。
(后两个问题是一时想到,没有认真思考过,所以有点水,可以网上抄一段或略微答一答。)
高中的电磁学要求到哪里为止?
你问的问题很高级啊,让人不知道如何去解释.我尽力解释得通俗些,让你能接受吧.
首先,磁场之间没有什么所谓的基本作用规律,作为初中生,你可以认为“同极相斥,异极相吸”以及“磁感线的方向是该点N极受力的方向”是磁场基本作用规律.顺便科普一下:更加基本一些的磁场性质是“静磁场是有旋无源场”,满足磁高斯定理与安培环路定则,但是,现在科学家们正努力试图发现磁单极子,如果真的发现了,则磁场将变为“有旋有源场”,将对此性质构成挑战.若加入电场,则可以得到电磁场作用的基本规律——麦克斯韦方程组,这个方程组满足相对论协变形式,是很基本的场相互作用规律.由麦克斯韦方程组进行适当变化可以得出规范场形式,而规范场论对物理学中四种基本作用力的统一有着重要的作用.(这些内容看不懂就算了,如果感兴趣的话,这些内容在大学中都可以学到)
之后,对于你的问题,个人回答如下:
同方向的磁感线根本就不能相交,更不用说重合了.你是不是想说同方向磁感线变密?如果是的话,则一定有磁场变强,因为“磁感线越密集,磁场越强”,这个应该讲了吧?
你可以这样理如果磁感线同向,则磁极相吸,磁感线反向,则磁极相斥.其实这是“磁感线的方向是该点N极受力的方向”的直接推论.如果还要定性的分析受力大小的话,同样可以看磁感线的疏密,越密的话受力越大.
按照初中理论,疏密是表征大小的量,曲率没有什么意义.(磁感线仅仅是一种认为引入的直观量,不是数学量,磁场其实是可以严格量化描述的,等到那时,磁感线就没有意义了).对于吸住的磁铁,简单的理解,就是两块条形磁铁变为了一块,由于条形磁铁中点磁场最弱,所以比原先分开时弱很多,但是请注意:这时所说的弱是指外界的磁场,但是,实际上由于磁场内部的磁感线相比于分开时是变密集了,所以此时条形磁体的内部实际是磁场变强了.这也与“磁感线越密集,磁场越强”相符合.
你关于左手定则与右手定则的问题,实际上涉及很根本的问题,就是之前提及的电磁场基本相互作于规律——麦克斯韦方程组.右手螺旋定则是“毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律”的推论,而载流直导线受力是由带电粒子在电磁场中运动时所受的广义洛伦兹力所决定的,螺旋管中移动条形磁铁时产生电流是由于楞次定律所决定的,而这三个内容都是电磁理论的基础,其中“毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律”可以推出磁场是无源场,散度为0,对应于麦克斯韦方程组第三式,楞次定律可以推出感生电场是有旋场,其散度等于磁场对时间一阶偏导数的相反数,对应于麦克斯韦方程组第二式,(麦克斯韦方程组一共有四式),而洛伦兹力是独立于麦克斯韦方程组的另一个电磁场基本作用规律.麦克斯韦方程组的四式以及洛伦兹力不能相互导出,所以,你的问题实际上是没有解的,它们之间没有必然联系,而都是作为物理学基础而存在的.
 
讲得有些多,而且似乎不那么通俗,(主要是你非常善于思考,问的问题均涉及物理学基础,必须从源头讲起)希望你能听懂,我所述的内容有些在高中就能接触到,不过大部分还是要到大学电磁学甚至电动力学才能有更深的理解.
 
希望我的回答能对你有所帮助.同时,欢迎不懂的地方继续追问.
再问: 由于字数超出限制。。。 请看问题补充、
再答: 对于追问的问题,回答如下:这个问题是这样的:物质的电阻基本都是由材料自身性质决定的。以后你会学到一个简单的公式,R=ρl/S,这个公式中ρ称为电阻率,l是物体长度,S是物体的横截面积,这个公式对于一般的材料,对于形状规则的物体适用。式子中的电阻率是由物质自身性质决定的,外界对该参数影响最大的因素是温度,这个参数随磁场几乎是不变的。所以可以认为电阻与磁场无关。但是,对于一般的材料磁场确实是会影响到导线中电子的传播,不过,由于霍尔效应(这个效应高中会学到,需要洛伦兹力的基础)的存在,磁场的影响很快会被抵消,这时,从导线中的电子的角度看,外界磁场就相当于不存在。当然确实也有一类物质的电阻对外界电阻非常敏感,称为“巨磁阻材料”,这种材料现在就存在于你的电脑里,正是这种材料使得我们的硬盘能做得越来越小。在通电螺线管中加铁芯的主要功能是增强磁场,这是铁磁材料的重要应用,就像上一段中说的,对于导线的电阻影响可以忽略不计。如果是超导体直接通电的话,在从超导体内无电流至有电流的过程中,建立磁场的能量是由电源提供的,之后如果保持稳恒电流的话,则磁场就不再变化,超导体就可以认为真的不耗费任何能量了。这个是化学问题,不是物理问题了。可充电电池与不可充电电池的最大区别在于其内部使用的化学反应不同。化学上,有一类反应称为氧化还原反应,这类反应进行时,会有电子的转移,我们日常所用的电池都是利用这类反应中的电子转移产生电能的。在所有的这类反应中,有些反应只能单向进行,这就是只能放电的一次性电池,而有些反应是可逆的,放电后,如果对其充电,反应会反向进行,即电池会回到放电前的状态,这就是可充电电池。这个问题说实话,我没想明白你想怎么改……其实这种直流变交流的逆变器市场上很容易买到。具体电路怎么设计我不大清楚,因为我不是专业搞电子工程的。字数超了……你再追问一次吧,我把剩下的补上。
再问: OK,感谢,请继续回答。
再答: 4.直流电直接变压是不行的,因为现在的变压器都是利用互感原理制作的,而直流电没有任何自感和互感,所以不能直接变压,可以先把直流电变为交流电,变压后,再整流成直流电。 最后,关于高中知识,你可以搜一下高中物理教学大纲或者高中物理知识点,内容挺多的,不方便在这里回答,还请见谅。基本上高中电磁学会涵盖大部分基础电磁学的内容,只不过在数学结构上受限于高中数学,不能引入物理学中最有力的工具之一——微积分,所以很多知识无法讲得很透彻,但是,高中物理可以说非常直观,易于理解,和生活经验接近,所以从物理图像的建立以及物理现象的理解层面上讲,高中物理还是比较系统的。
再问: 我还有最后关于电动机的问题, 假设电动机是最普通的直流电动机(如玩具赛车上的),电动机的转速,电阻与什么有关? 如果加上负荷,又会有什么影响? 我曾把两个电动机(功率不同),串联在一起,某电压是时,按住一个,另一个转,而两个同时转也可以。请问这时候的电压是怎么平衡的。
再答: 这个……我确实不大清楚,这个问题是工程学问题,但是我不是搞工程的,所以对这方面了解非常少。我只能说说我个人的一点拙见:对于电动机的电阻,其实我都不知道电动机是怎样定义电阻的,因为电动机内部的线圈可以按照最原始的定义来定义电阻,但是,由于电动机的主要功能是将电能转换为机械能,而不是热能,所以这部分电阻几乎可以忽略,主要的电压降来源于电动机中线圈切割磁感线产生的反电动势,所以,对电动机来说,主要的影响不是电阻,而是反电动势。 对于反电动势,如果电机转速越快,则反电动势越大,这时,如果硬要从电阻角度说的话,可以认为其电阻大。 加上负载后,由于有附加的外力,会阻碍电机的转动,所以转速会下降,这时,反电动势也会下降,所以此时流过其的电流会变大,线圈电阻消耗的能量越大,电动机向纯电阻转化。如果你把电动机连入电路,再按住它,则此时电动机就是一个电阻,可以看成导线处理。 如果两个电动机串联的话,此时,要求它们之间的反电动势、线圈消耗的电能、电源电动势三者平衡。而反电动势影响因素比较多,包括电动机内部磁场强度、负载大小、线圈电阻、转速……所以电压平衡应该挺难算的。 以上只是个人的一点见解,你最好询问这方面的专业人士,以求得专业、正确的解释。 祝学业有成~