電磁能

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電磁能(Electromagnetic Energy)

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什麼是電磁能

  電磁能是指電磁場所具有的能量。由於電磁場對電荷有洛倫茲力作用,所以電磁能量可以通過場對運動電荷做功而與其它形式的能量(如熱能、機械能等)相互轉化。電磁能是能量的重要存在形式,不論是在科學上,還是與我們息息相關的生活中,電磁能都充當著不可缺少的角色[1]

  電磁能的特點是作為一種物質,具有能量和動量,電磁場彌散於全空間,電磁能也應彌散於全空間[2]

電磁能的產生和傳輸[1]

  電磁場是有內在聯繫、相互依存的電場和磁場的統一體和總稱 。隨時間變化的電場產生磁場 , 隨時間變化的磁場產生電場,兩者互為因果,形成電磁場。電磁場可由變速運動的帶電粒子引起,也可由強弱變化的電流引起,不論原因如何,電磁場總是以光速向四周傳播,形成電磁波。電磁場是電磁作用的媒遞物,具有能量和動量,是物質存在的一種形式。

  在真空和理想絕緣介質內部中,沒有能量損耗,電磁波可以無衰減的傳播。在導體內,由於有自由電子,在電磁波電場的作用下,自由電子運動形成傳導電流,由點流產生的焦耳熱使電磁波能量不斷損耗。因此,在導體內部的電磁波是一種衰減波。在傳播過程中,電磁能量轉化為熱量。導體內電磁波的傳播過程是交變磁場與自由電子運動互相制約的過程,這種互相作用決定導體內電磁波的存在形式。由於有衰減因數,電磁波只能透過導體錶面薄層內,因此,有導體存在時的電磁波傳播問題一般是作為邊值問題考慮的。電磁波主要是在導體以外的空間或介質中傳播,在導體錶面上,電磁波與導體中的自由電荷相互作用,引起導體表層上的電流。這電流的存在使電磁波向空間反射,一部分電磁能量透入導體內,形成導體錶面薄層內的電磁波,最後通過傳導電流把這部分能量耗散為焦耳熱。電能是現代社會最主要的能源之一。發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機,再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產,國防,科技及日常生活中有廣泛的用途。

  發電機的形式很多,但其工作原理都基於電磁感應定律和電磁力定律。因此,其構造的一般原則是:用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路,以產生電磁功率,達到能量轉換的目的。發電機通常由定子、轉子、端蓋、機座及軸承等部件構成。定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環、(又稱銅環.集電環).風扇及轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發電機的定子,轉子連接組裝起來,使轉子能在定子中旋轉,做切割磁力線的運動,從而產生感應電勢,通過接線端子引出,接在迴路中,便產生了電流。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 電磁學與能源.電磁學.溫州大學精品課程
  2. 第一章 電磁現象的普遍規律.電動力學.山西大同大學精品課程
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93.176.150.* 在 2020年10月8日 03:16 發表

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