為什麼導線通電後它的周圍能產生磁場呢?

為什麼導線通電後它的周圍能產生磁場呢?


我們知道,給一根導線通電以後,導體周圍就會產生磁場。那麼磁場的產生原因和機制又是什麼呢?

原因

導線通電後,不僅線路兩端之間會產生電位差,而且導體兩端內任何前後間隔位置之間都存在著相對而言的電位差。這裡的電位差應該是導體前後位置上的電荷量不均衡所帶來的趨勢力差,趨勢力再去誘發電流中一部分電子在導體外部空間構成磁力線迴路,以解決電位差帶來的電荷力不平衡問題。於是導體周圍就形成了由磁力線組成的迴路場,並且迴路磁場的正極與電流方向一致。

這裡需要說明一點是:導體為直線時,根據右手定則可知,大拇指所指方向為電流方向,四指彎曲所指方向為磁場方向,這裡的磁場方向不代表磁極方向。關於磁極方向,可以從導線彎曲的繞組(下圖)中看出,大拇指所指方向則為磁場的磁極方向。即正極(N極)

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機制

導線通電後,電流的正極(N)總是處於導線的前端位置,而負極總是在正極的後面。這樣電流在整個導體的迴路上,任何前後位置之間總是存在著正負極之間的電位差。比如一根長100釐米的導線,電流從導線內的S極流向N極,N為正極。正極的電荷疊加量總是高於負極。於是,從導線負極0點開始,每向正極增加一段距離,比如10釐米,其負極0點位到10釐米的相位之間就會存在電荷量差異。即導線10釐米處的電荷量高於起始0點位的電荷量。這是因為,電荷趨勢力大小,取決於兩端(相位差)的電荷量多少的程度。電荷量(電子趨勢力疊加得到)多的一側,電子有流向電荷量少一側的內在趨勢力作用。這種電荷差的存在就會誘發出一部分電流電子在10釐米處提前離開導線,迫不及待地在導線周圍空間構建起磁力線(電子線)並回旋到低電位的0點位置。來彌補負極0點位置處的電荷量不足,以求得它的電荷力平衡。而在導線10釐米一直到100釐米處的任何一個位置電荷量差異點上,它們都一樣存在著這種情況,於是就形成了導體周圍的磁場。

上述這個過程之情形只是為了舉例說明問題,事實上並非磁力線迴路總是在導線上取10釐米距離來構成迴旋磁場,而是在任意前後位置的兩點間都多多少少地存在著以電子為原材料來構成磁場的情況。導線周圍磁場有類似於磁鐵和地球周圍磁場的情形。

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最後還要說明一點的是。磁場中的磁力線並非是虛構出來的線,它是實實在在由電子按照異性相吸所連接成的電子線。

上述關於導線通電後為什麼它周圍能產生磁場,還只是個理論分析,如有不合理或錯誤之處,敬請大家批評指正。


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