电流产生的磁场及其广泛应用

通电的导线周围存在着磁场。这个现象是1820 丹麦物理学家奥斯特通过实验发现的。这种由“电生磁”的现象称为电流的磁效应，是电磁学的重要基础知识。奥斯特实验，如图2-1-3所示。

实验证明，直线电流、环形电流、通电螺线管都能够产生磁场，磁场的方向可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判断。

直线电流产生的磁场如图2-1-4所示，可用安培定则进行判断，具体方法：用右手握住通电直导线，大拇指指向电流方向，四指的指向就是磁感线的环绕方向，即为磁场方向。

图2-1-3　奥斯特实验

图2-1-4　直线电流产生的磁场

图2-1-5　环形电流产生的磁场

环形电流产生的磁场如图2-1-5所示，使右手四指弯曲的方向和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线方向。

通电螺线管产生的磁场如图2-1-6所示，用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指方向就是螺线管内部磁感线的方向。

当通电螺线管中间加入铁芯，则变成一个电磁铁，铁芯可以带有磁性。磁性的强弱与通电螺线管电流成正比。方向随电流方向的变化而变化。

图2-1-6　通电螺线管产生的磁场

任务实施

一、任务内容

根据发电机的拆解件，找到产生磁场的构件，并记录结构组成。

二、作业准备

1.设备准备：小汽车发电机教学台架，如图2-1-7所示。

2.场地准备：汽车电器理实一体化实训室。

三、操作步骤

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图2-1-7　小汽车发电机

1.分组教学。分成四组，选出组长。

2.将发电机的拆件按顺序排列。

3.依次找到皮带轮、风扇、前端盖、后端盖、定子、转子。

4.根据电磁感应的原理，判断定子、转子哪个是“电生磁”。

任务拓展

汽车发动机转子产生磁场的原理

发电机转子由发电机轴、励磁线圈、爪极、集电环等组成，如图2-1-8 所示。转子的作用是产生旋转的磁场。

图2-1-8　转子的组成

转子产生磁场的原理：转子相当于一个电磁铁。如图2-1-9所示为电磁铁的简单模型，构成为在线圈绕组中间加入铁芯。当通入直流电流时候，在铁芯的两端分别产生N极和S极，变成一个磁体。汽车发电机转子根据这样的原理把铁芯的两端做成两个爪形的磁极，如图2-1-10 所示。当磁场线圈通以直流电时，爪极的一块被磁化成N极，另一块被磁化为S 极，从而形成六对相互交错的磁极，如图2-1-11 所示。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。

图2-1-9　电磁铁模型

图2-1-10　爪形磁极

图2-1-11　磁场线圈通电产生的磁场

为加深对电流的磁效应的理解，可以动手制作电磁铁模型，通过制作加深对“电生磁”的理解。生活中用到的电磁炉、学校用的电铃、手机通信、扬声器等广泛应用了电流的磁效应。

案例分析

案例现象：读汽修的小明同学在做汽车发电机拆装时候发现，整个发电机构件没有存在能够吸住铁螺丝刀的“磁铁”。

案例分析：通过对发电机转子结构及工作原理进行分析可知，转子是利用电流的磁效应原理做成的，相当于一块电磁铁。爪极为软磁体，当磁场线圈通电时，转子带磁性，断电时失磁。

注意：不与初中物理课学习的有“磁”才能生“电”矛盾。汽车发电机的“磁”从通电的转子产生。