2020-06-23 01:52:17

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电磁力,又名静电力,是电荷、电流在电磁场中所受力的总称。也有称载流导体在磁场中受的力为电磁力,而称静止电荷在静电场中受的力为静电力。电磁力是在带电荷的粒子之间引起的力;它是四种基本力中第二强的力。

电工中所关注的电介质在电磁场中受到的有质动力也是电磁力。电机中起主要作用的力通常是磁场作用在铁质电枢上的有质动力,而不是载流导体上受的力。电枢上受的有质动力可以运用虚位移方法由外源供能、场能机械功的平衡式导出。

基本信息

  • 中文名

    电磁力

  • 外文名

    electromagnetic force

  • 别名

    静电力

  • 定义

    电荷电流在电磁场中所受力的总称

目录

折叠 编辑本段 定义

代表:电力,磁力

电磁力是自然界中的4种基本力之一。

折叠 编辑本段 证明

库仑定律和安培实验表明:电荷在电场中受到库仑力;电流在磁场中受安培力。电荷量为q的点电荷在电场强度E的电场中受到的作用力即库仑力

Fe=qE (1)

电流元Idl在磁通密度为B的磁场中受到的磁力即安培力由安培分式表示

dF=Idl×B (2)

一个载电流的导体回路l所受的力便可由上式沿回路l的积分得到

(3)

电荷量为q的点电荷以速度v在磁场中运动受到的磁力称为洛伦兹力,为

F=qv×B (4)

运动电荷所受洛伦兹力的方向总是与运动速度垂直,所以洛伦兹力对运动电荷所做的功恒为零。当电场、磁场同时存在时,运动电荷受到的洛伦兹力即为

F=q(E+v×B) (5)

当电荷以体密度ρ分布时, 电磁力的体密度即为

f=ρ(E+v×B) (6)

由式(5)或式(6)所表示的洛伦兹力的公式和麦克斯韦方程组是经典电动电磁炮工作原理电磁炮工作原理力学的基础。

电介质在电场中因极化出现束缚电荷而受到电场力;磁介质在磁场中因磁化出现分子电流而受到磁力。这些力又称介质力(本质上也都是洛伦兹力)。其中一部分为介质本身所承受的为内应力;另一部分为材料总体上净余的力,称为电磁有质动力。电工中所关注的是有质动力。在电机中通常起主要作用的力是磁场作用在铁质电枢上的有质动力,而不是载电流的导体上受的力。因为导体常置于槽内,槽中的磁通密度很小,载流导体受力很小。在静电场中,假定不存在电滞那样的现象,则一带电体受到的电场力在广义坐标g方向的分量fg与静电场的能量We,有以下关系

(7)

由上式可见, 保持电场中的各电荷不变的条件下,带电体的受力有某一方向的分量时,则沿该方向的移动必导致电场能量减少。由此可以判断物体的受力方向。当保持电场中各导体电位不变在电场中的介质都是线性的情形下,还有

(8)

可见带电体受力有某一方向的分量时,则沿该方向的移动将导致电场能量增加。

对于磁场中的载流回路所受的力,有与式(7)、(8)相似的公式。假定不存在磁滞那样的现象,载流回路所受的力在广义坐标g方向的分量可表示为

(9)

式中Wm是磁场的能量。在磁介质为线性的情形下,还有

(10)

在运用场能对广义坐标的偏导数计算物体的受力时,需要有以各广义坐标g表示的场能的函数式,而这就需要知道场的分布。

折叠 编辑本段 应用

在现今工程技术能够实现的条件下,可以产生强磁场和大电流,从而获得强大的磁力,但却难以获得大量的静电荷和强电场以产生强大的静电力。几乎所有的电动机都是靠磁力驱动的。而一些静电仪器、电子管器件、静电除尘装置等,则是以静电力来实现其功能的。

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