如果这个螺线管只有一圈,就变成了通电圆环,它的磁场也类似于条形磁铁,判定方法还是右手螺旋定则 。法国物理学家安培最早对这个问题形成了清晰的认识,所以右手螺旋定则也称为安培定则 。安培分子电流假说安培详细研究了各种通电导体的磁场,并提出了导线中电流与其产生磁场之间的定量关系,即安培定律 。后来,著作《关于电动力学现象之数学理论的回忆录》出版,电动力学作为一个新名词登上了科学的舞台 。
安培不满足于研究电流的磁场,他进一步思考:既然各种电流都产生相应的磁场,那么永磁体——例如磁铁,它的磁场是如何产生的呢?安培产生了一个大胆的想法:也许磁体内部也有电流,是这些电流形成了磁体的磁场 。这就是著名的安培分子电流假说 。安培认为:在磁体内部可能存在着很小的环形电流,称为分子电流 。每个分子电流都有N极和S极 。
如果这些分子电流的取向是杂乱无章的,那么磁场彼此抵消,宏观上就没有磁性 。但是如果在外界磁场的作用下,分子电流的取向变得大致相同,那么宏观上就表现出磁场,两段形成磁极 。在安培的时代,人们并不清楚组成物质的原子是什么样的,更不知道原子里面有原子核和电子,所以安培的这种说法只能 停留在“假说”阶段 。现在的科学界认为,电子围绕原子核的运动和电子的自旋具有磁场,安培分子电流假说是具有一定正确性的 。
既然磁体的磁场也是由于电流产生的,人们总结出一个结论:一切磁现象都是由于电流产生的,或者叫一切磁现象都有电本质 。地球磁场那么,地球的磁场究竟是什么原因产生的呢?对于这个问题,科学界还没有统一的认识 。有人认为,在地球内部的岩浆流动会造成电流,产生地磁场;也有人认为在大气中存在电荷,大气运动会造成电流,产生磁场 。
但无论如何,地球的磁场也一定是由于电流产生的 。其实,地球磁场并不是一成不变的,地磁南北两极每时每刻都在缓慢移动,而且在历史行地球磁场的南北极调换过多次,上一次调换是在78万年前 。地磁场对生命有重要意义,例如它可以防止太阳风中的各种射线直接射向地球表面,从而保护地球的生命 。一些生物可能需要磁场进行导航 。
手机里的指南针是什么原理?
手机里的指南针是什么原理??手机内的指南针确切来说是一个三轴电子罗盘,这个三轴电子罗盘能对磁场产生反应的传感器,又叫磁传感器,别称霍尔效应传感器 。磁传感器是一种固态设备,所以里面并没有晃动选择的指针来指引方向,它会将磁或磁编码信息转化为电信号,再通过电子电路进行处理,这样手机就能通过这些数据来辨别方向了 。
另外磁传感器不会受到灰尘、水、震动等等的影响 。磁传感器的工作原理,它是基于霍尔效应制造出来的,霍尔效应是100多年前的物理学家霍尔发现的,其核心的理论就是带电粒子在磁场中运动时,会受到洛伦兹力的作用发生偏转,这时磁场中的电流就可能会发生偏转 。当电流垂直于外磁场通过导体时,载流子就会发生偏转,在导体两端堆积电荷,从而导致导体的内部产生电场,产生的电场方向垂直于电流和磁场的方向 。
当电场力和洛伦兹力相互平衡的时候,载流子就不会在偏转,而半导体的两端就会形成电势差,这个电势差就被称为霍尔电压 。霍尔效应传感器就是将变化的磁场转换为电压,产生的电压信号,再通过特定的电路进一步的处理得到预期的输出,它不仅仅可以用来辨别方向,还被用于接近开关、霍尔位置测量、转速测量,电流测量等等 。霍尔传感器的探头一般使用铟的化合物晶体,比如锑化铟、砷化铟或者砷化镓,晶体至于铝基上,低侧采用非磁铁材料,避免自身影响磁场 。
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