电磁与电流的核心关系是相互依存且可相互转化:电流能产生磁场(电流的磁效应),变化的磁场能产生电流(电磁感应)。这一关系由安培定律和法拉第电磁感应定律描述,是电磁学的基础。
安培定律:通电导体会在周围空间形成磁场,磁场方向由右手定则确定(右手握住导线,拇指指向电流方向,四指弯曲方向为磁场环绕方向)。例如:
通电直导线产生环形磁场。
通电螺线管产生类似条形磁铁的磁场,插入铁芯可显著增强磁力。
数学表达:磁场强度(B)与电流(I)成正比,公式为 B = \mu_0 n IB=μ
0
nI(\mu_0μ
0
为真空磁导率,nn 为单位长度线圈匝数)
电磁设备原理:
电磁铁:电流增大 → 磁场增强 → 磁力增强(B \propto IB∝I)。
发电机:机械能驱动导体切割磁场 → 磁生电 → 输出电流。
能量转化:电磁感应实现机械能与电能的互换(如电动机将电能转为动能,发电机将动能转为电能)。
