左手定则
磁场中载流导体所受的力
在前一节中,您已经了解到,当磁铁放置在导电导体附近时,导电导体会施加一个力。类似地,磁铁对带电流的导体施加相等且相反的力。这是由法国物理学家安德烈·玛丽·安培提出的,他被认为是电磁学的创始人。
导体上的力的方向取决于电流的方向。导体上的力的方向随着电流流动方向的改变而改变。可以观察到,当电流方向与磁场成直角时,力的大小最大。
弗莱明左手法则
如果电流的方向垂直于磁场,力的方向也垂直于两者。“弗莱明左手定律”指出,如果左手的食指、中指和拇指的方向相互垂直,那么食指表示磁场的方向,中指表示电流的方向。最后,拇指表示作用在导体上的运动或力的方向。电流、磁场和力的方向类似于三个相互垂直的轴,即x、y、z轴。在这张图中,你可以看到食指表示磁场的方向,中指表示电流的方向,拇指表示由于磁场和电流的相互作用而产生的运动方向。
电动机:
电动机是一种把电能转化为机械能的装置。电动机是根据玛丽·安培和弗莱明的左手规则工作的。
在电动机中,一个矩形线圈悬浮在磁场的两极之间。线圈的电源与换向器连接。换向器是一种在电路中改变电流流向的装置。
电动机的工作
当电流输入电动机线圈时,由于磁场的作用,线圈发生偏转。当它到达一半时,作为换向器的劈开环将电流的流动方向反转。电流方向的反转使作用在线圈上的力的方向反转。力方向的变化推动线圈;它又移动了半圈。这样,线圈就绕轴完成了一次旋转。这个过程的继续使马达保持旋转。
在商用电机中,采用电磁铁代替永磁体,并使用电枢。电枢是一种软铁芯,上面有大量的导线。导线的大量匝数增强了电枢产生的磁场。
电动机用于那些使其至少一个部件进行旋转运动的电气设备。例如,吊扇叶片因为电动机的缘故而转动。其他一些带有电动机的电器有:搅拌机、磨床、吸尘器、硬盘驱动器、吹风机、CD播放机等。