直流电动机是电能转换为机械能的典型代表,其工作原理就是通电导体在磁场中受到的安培力。至于在这一过程中,从微观上应该如何解释这个安培力,没有说明。尽管也可以从电子电流的观点出发,应用定向运动的自由电子在磁场中受到的洛伦兹力来解释,只是这样的解释过于牵强、笼统和含混,不能让人信服。
下面就暂且抛开电子电流的观点,应用电荷电流的说法,尝试从微观上给出一个更直观和清晰的解释:
首先,需要明确的是,在电生磁的过程中是没有能量转换的,也就是说电生磁并不需要消耗电能。
其次,通电导体在磁场中的运动就是通电导体产生的磁场与外磁场相互作用的结果,通俗地讲就是这两个磁场方向不对付,在打架。正是这个打架的过程实现了从电能到机械能的转换,持续的转换需要不断改变导体中电流的方向。
综上,那么又该如何从微观上看待这一过程呢?
这需要先回答“磁场到底是什么?”的问题。假如认为磁场就是由正、负电荷所构成的电偶极子首尾相连在三维空间中呈现的闭合状分布状态,那么这两个磁场间的相互作用在微观上来看就是正、负电荷间的相吸和相斥。又因为这些构成磁场的电偶极子是由导体中的正、负电荷的环状运动生成的,所以它们之间的相吸和相斥就必然会带来导体中的电荷存在状态的改变,这才是实现从电能到机械能转换的关键所在。同时,电荷又是依附在导体上的,这样上述电偶极子之间的相吸和相斥最终就会体现在导体的机械运动上,从而实现了从电能到机械能的转换。
文字描述起来难免生硬,要是能来个动画模拟演示就好多了,动画演示更直观
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