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电磁现象产生的原因在于什么?

电磁现象产生的原因在于什么?

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2022-03-20

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    电磁,物理概念之一,是物质所表现的电性和磁性的统称。如电磁感应、电磁波等等。电磁是丹麦科学家奥斯特发现的。电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动,形成磁场,因此所有的电磁现象都离不开电场。
  电磁学是研究电场和磁场的相互作用现象,及其规律和应用的物理学分支学科。麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设,奠定了电磁学的整个理论体系,发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
    电磁产生原理电磁是能量的反应是物质所表现的电性和磁性的统称,如电磁感应、电磁波、电磁场等等。所有的电磁现象都离不开电场;而磁场是由运动电荷(电量)产生的。运动电荷可以产生波动。
  其波动机理为:运动电荷e运动时,必然受到其毗邻e的阻碍,表现为运动电荷带动其毗邻1向上运动,即毗邻随同运动电荷e一起向上运动;当毗邻1向上运动时,必然受到其自身毗邻1地阻碍,表现为毗邻1带动其自身毗邻向上运动,即毗邻2随同毗邻1一起向上运动。
    这样以此向前传播,形成波动。显然,真空中这种波动的传播速度为光速。电磁电磁质量电子质量中起源于电磁场的部分。它的数值可以从匀速运动电子的电磁场动量或依据,质能关系式从静止电子的静电场能量作出估计。
  在电子论的发展初期,曾假定电子的电磁质量等于在实验中测定的质量。并由此算出他的半径,这半径称为电子的经典半径。  当物体具有电场或具有磁场时,对此物体进行电屏蔽或磁屏蔽,用天平称量,全部装置(包括屏蔽体),称量出的数据与未有电场或磁场是不相同的。
  天平称量得到的数据是质量,由于对物体进行了屏蔽,称量过程对天平是没有干扰。称量结果数据是有效的。由此,对同一物体来说,除了常规质量,还存在电磁质量。  电磁实验方法直线电流为例,运动电荷产生的波动,以小磁针N处于直线电流I的右侧,当把小磁针N简化成一个环形电流abcd时,虽然点a、b、c、d都处于直线电流I的波动范围之内,但点a、b、c、d处毗邻运动的能量大小不等。
  显然,Ea>Ec,Eb=Ed。这样一来,直线电流I的波动对小磁针N的环形电流abcd就有一个顺时针的力矩。  该力矩作用于绕核旋转的电子,使其顺时针旋转,其宏观表现为小磁针N的北极垂直纸面向外。
  然电流产生的波动可以影响小磁针的偏转,说明该波动具有客观实在性;两个具有客观实在性的波动相遇时肯定会相互影响。直线电流I2处于直线电流I1的波动范围内,I1、I2同向并在同一个平面内,直线电流I1、I2把空间分成A、B、C三个区域。
    分析直线电流I1波动时所形成的毗邻运动,知区域A内毗邻运动的能量大于区域C内毗邻运动的能量。当直线电流I2波动传播时,在区域A内受到的阻力就要小于在区域C内受到的阻力。
  这样电流I2波动时在区域A内的传播速度vA就要大于在区域C的传播速度vC,即vA>vC。  根据“光速不变原理”,这是不稳定的。因此直线电流I2有靠近直线电流I1的趋势,以使vA=vC=c,表现为同向直线电流相吸。
  电荷运动可以产生波动。该波动不但会对小磁针的偏转产生影响,而且波动之间也能互相影响,从而成功地解释了电磁现象。可以看出,从运动电荷入手,分析运动电荷产生的波动,可以得到所谓的“磁场”;分析两个波动的相互影响,可以解释“同向直线电流相吸”等电磁现象。
    电磁理论研究电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象,及其规律和应用的物理学分支学科。早期,由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的,同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
    电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科,主要是基于两个重要的实验发现,即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象,加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设,奠定了电磁学的整个理论体系,发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
    根据近代物理学的观点,磁的现象是由运动电荷所产生的,因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以,电磁学和电学的内容很难截然划分,而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。
  麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
    电子的发现,使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来,洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应,统一地解释了电、磁、光现象。和电磁学密切相关的是经典电动力学,两者在内容上并没有原则的区别。
  一般说来,电磁学偏重于电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律;经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础,研究电磁场分布,电磁波的激发、辐射和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题,也可以说,广义的电磁学包含了经典电动力学。
    电磁能量的工作方式公式在稳定状态下,电流的波形如图1所示的情况,此时它们的磁通增量△Φ在开关管导通ton时间内的变化,必须等于在反激时间内的变化。因此由上式可知,如果磁通增量相等的工作点稳定建立时,变压器初级绕组每匝的伏一秒值必然等于次级绕组每匝的伏一秒值。
  图1 在稳定状态下的电流波形通过控制开关管的导通占空比,来调定初级峰值电流,然而在开关管关断时,输出电压和次级匝数是恒定的,反激工作时间须自我调节。  在临界状态,如图1中(a)中的Is(2)所示,反激电流在下一个导通时间之前正好达到零,进一步增加占空比将会引起转换器从完全到不完全能量传递方式时,传递函数将变成带有低输出阻抗的两个极点系统,此时如果需要更多的电能时,脉冲宽度仅需轻微的增加即可。
  另外,在传递函数中有一个“右半平面零点”,这将在高频段引人180°的相位改变,这也会引起不稳定。  电磁能量的存储与转换如图2所示,在开关管V导通时为电能的存储阶段,这时可以把变压器看成是一个电感如图2中(a)左侧所示。
  从图2中(a)的左侧初级电路及图2中(b)可知,当开关管V导通时,初级绕组的电流Ip为线性增加。磁心内的磁感应强度从Br增加到工作峰值Bm。图2中反激式(Buck Boost)转换器及储能、反激期间的磁化情况图2当开关管V关断时,初级电流降到零。
    次级的整流二极管D1导通,在次级出现感应电流。按照功率恒定的原则,次级绕组的安匝数与初级绕组的安匝数相等。在反激期间,反激电流逐渐下降到零,等效电路如图2中(a)右侧及图2中(c)所示。
  对于完全能量转换情况,反激时间总是小于toff时间。在反激时间内,磁心b磁通密度将从Bm下降到剩余磁通密度Bro,次级电流将以某工速率衰减,此速率由次级电压和次级电感来决定,因此U's为次级绕组上的电压,Ls为折算到次级的变压器电感)。
    。

2016-09-16

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电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动,形成磁场,因此所有的电磁现象都离不开磁场

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