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无限长紧密排列的通电螺线管内不是匀强电场,理由是安培环路定理以及对称性。对称性可知内部的磁场方向只能是平行于管轴的方向,安培定理然后证明在这个前提下,场强是均匀的。高考不会考,放心。
在上面的螺线管中,电流方向如粗箭头所示。对于每一小段的磁场,上面一图中标了出来。类似于通电直导线的磁场。当一堆导线成环状叠加在一起时,产生的磁场如上图中第2个图所示。
直流电:会产生一个与导线垂直的一个面的恒定磁场(通俗一点:一根铁丝从一张纸中垂直穿过,铁丝相当与导线,纸相当与磁场面),磁场方向不变。交流电:会产生一个时刻变化的磁场。
总之电流越大,参加跃迁的自由电子越多。那么跃迁自由电子冲撞电子轨道产生的能量越大,也就是电能转换的磁能越多,所以电线的电流越大,电线产生的磁场越大。
这样,所有分子电流迭加起来,在条形磁铁外侧就形成了一圈绕磁铁旋转的“电流”。而通电螺线管正好也是电流绕中轴转动。以上”分子电流“是科学家安培的理论,叫分子电流假说,被人们广泛认同。
通电螺线管的磁场将铁棒磁化,铁棒的磁场和通电螺线管的磁场叠加在一起,使原磁场变强。
不插铁芯时,通电螺旋管产生的磁场分布比较散(磁感线比较散),而且有的甚至分布到忽略不计的地方。
在通电螺线管的中央插入一个铁棒,通电螺线管产生的磁场可以把铁棒磁化,使铁棒获得很强的磁性,并且铁棒的N、S极与通电螺线管的N、S极方向一致,所以可以大大增强磁性。
加入铁芯并不增加磁场强度,因为磁场强度直接正比与线圈的电流,而由于铁芯是顺磁材料,磁导率很大,使得铁芯内部的磁感应强度大大增加。
可见有限长导线绕成螺旋管,仅在螺旋管内的磁场强度增大了,在螺旋管外的磁场强度就不一定。
简单说,同样大的电流产生的磁场,如果是直导线则磁场分布的范围大,磁感线就稀,如果绕成环管,则磁场分布范围就小,磁感线就密,则磁场强。例如:1米长的导线通电,磁场就在这1米长的范围内的周围。
比如降低电阻,会使参加跃迁的自由电子的数量增加;比如增加电压,会使参加跃迁的自由电子的速度增加。总之电流越大,参加跃迁的自由电子越多。
磁性增强的原因:内部带有铁芯的通电螺线管叫电磁铁。当在通电螺线管内部插入铁芯后,铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体,这样由于两个磁场互相叠加,从而使螺线管的磁性大大增强。
所以这个被磁化而搞出来的新磁场和线圈原来的叠加,使H增加。简单来讲就是当在通电线圈内部插入铁芯后,铁芯被通电线圈的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体,这样由于两个磁场互相叠加,从而使线圈的磁性大大增强。
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