BLDC實戰(zhàn)項目之電磁學，你跟上了嗎？

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一、磁場的發(fā)現(xiàn)過程和一些實驗現(xiàn)象
在我們生活中，有男人、女人。白天，黑夜。道家講究陰陽2極。
自然界中的磁體總是存在倆個磁極，一個N極一個S極。磁極之間的相互作用與電荷之間的相互作用有著相似的特征，同名磁極或同種電荷相互排斥，異名磁極或異種電荷相互吸引。
電與磁的首次發(fā)現(xiàn)：丹麥物理學家奧斯特在一次講課的過程中，偶然的把一根導線放在一個指南針的上方，通電后，磁針轉(zhuǎn)動了，這個場景是奧斯特期待已久的。經(jīng)過大量的研究后，奧斯特宣布發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，首次揭幕了電與磁之間的關系。

在奧斯特之后，安培等科學家做了許多研究，不僅發(fā)現(xiàn)通電導線對磁體具有作用力，磁體對通電導線也具有作用力。

這些互相作用是怎樣發(fā)生的？其實，就像電荷的相互作用是通過電場發(fā)生的，磁體與磁體之間，磁體與通電導體之間，通電導體和通電導體之間的相互作用，是通過磁場發(fā)生的。
磁場看不見摸不著，但他與電場類似，都是客觀存在的物質(zhì)。
二、描述磁場的方法：磁感線
給一根導線通上電流，在這根導線周圍均勻的撒上一些碎鐵屑，這些鐵屑在磁場里磁化為一個個小磁針，我們敲擊周圍，鐵屑就會規(guī)則的排列起來。

我們沿著鐵屑畫出一些曲線，這樣的曲線就叫做磁感線。

磁感線是用來形象的描述磁場的方向和磁場的分布的。
通過下圖條形磁體的磁場分布方式，在物理學中規(guī)定：這個條形磁體N極所指向的方向規(guī)定為磁場的方向。
磁場的方向是由N極指向S極的。

三、安培定則：右手螺旋定則
在通電直導線中利用安培定則判斷磁場方向（磁感線方向）：用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指向的方向和電流方向一致，彎曲的四指所指向的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。

在通電螺線管中利用安培定則判斷磁場方向（磁感線方向）：通電螺線管可以看做是許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成的。讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指向的方向就是環(huán)形導線軸線上磁場的方向。大拇指所指向的方向就是N極。

四、磁感應強度
前面的內(nèi)容我們通過安培定則可以結(jié)合磁感線分析出磁場的方向和磁場的分布，但我們很難進一步進行定量分析。
磁感應強度的推導流程如下：
科學家們做的實驗1：通電導線與磁場方向垂直時，導線受力的大小既與導線的長度L成正比，又與導線中的電流I成正比，用公式表示：
F=ILB



蹄型磁鐵的磁場分布：把蹄形磁鐵內(nèi)部磁場看成是磁場大小相等方向相同的磁場，也就是勻強磁場。

在這個公式中，B與導線的長度和電流都沒有關系。然后通過這樣的實驗現(xiàn)象繼續(xù)分析
當我們把I和L設為固定值，然后改變這個蹄形磁鐵的材質(zhì)（間接的改變了磁場的大�。◤娙酰�，磁場方向不變），作上述相同的實驗，此時發(fā)現(xiàn)導線受到力是不一樣的。
F=ILB
所以通過上述的分析：B就是我們要尋找的表征磁場強弱的物理量-磁感應強度。
B = F/IL
磁感應強度B的單位是由F、I、和L單位決定。在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉(tesla)，簡稱特，單位是T，
1T = 1N/(A*m)
五、勻強磁場
如果磁場中各個點的磁感應強度大小相等，方向相同，那么這個磁場就叫做勻強磁場。
距離很近的倆個平行異名磁極之間的磁場，除了邊緣部分外，我們可以認為是勻強磁場。勻強磁場中的磁感線用一些間隔相等的平行直線表示。

六、安培力的方向
趣味概念：安培在研究電磁場與電流的相互作用方面做出了偉大的貢獻，為了紀念這位杰出的科學家，人們把通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。把電流的單位定為安培，A。
科學家們做了大量實驗表明：通電導線在磁場中受到的方向與電流方向、磁感應強度的方向都垂直。
那么我們可以用左手定則進行安培力的方向判定：伸開左手，拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向電流方向，這時拇指所指向的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。



通過左手定則，我們手里分析得到一個結(jié)論：當磁感應強度方向與通電導線平行的時候，通電導線的受力F=0。
安培力的計算公式（磁場方向與導體電流方向垂直）：
F=ILB

磁感應強度B的方向與電流方向成θ角。根據(jù)矢量運算法則，B可以分解為與電流方向垂直的分量B⊥和與電流方向平行的方向B∥：

其中B∥與導線是沒有作用力，導線受到的安培力F只是B⊥產(chǎn)生的，由此得到：
F=ILBsinθ
從公式反推導：θ角是導體電流方向與磁感應強度方向的夾角，如果兩者之間是平行的，那么這個θ角度是0°或者180°，sin0°=0，sin180°=0，所以安培力F也就是為0。
七、磁通量
假設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，則我們把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。用字母φ表示磁通量。
φ = BS
如果磁感應強度B與平面不垂直，那我們用這個這個面在垂直于磁感應強度B的方向的投影面積于B的乘積表示磁通量。
φ = BScosθ

在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯(weber)，簡稱韋，符號是Wb
1wb - 1T*m2
φ = BS得出B=φ/S,表示磁感應強度的大小等于穿過垂直磁場方向的單位面積的磁通量。

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