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第22章 常见的力——电磁力

1.什么是电磁力

宇宙有四个基本作用力,分别是重力、电磁力、强核作用力、弱核作用力,其中的电磁力是一种相当强的作用力,其强度仅次于强弱核作用力。

所谓的电磁力,指的是正负电荷、电流在电磁场中所受力的总称。法拉第证明通电导线周围存在磁场后,电磁力便开始得到迅速地发展和利用。此外,也有人称载流导体在磁场中受的力为电磁力,而静止电荷在静电场中所受的力为静电力。电介质在电磁场中受到的有质动力,是电工所关注的,同样也是电磁力。电机中起主要作用的力通常不是载流导体上所受的力,而是磁场作用在铁质电枢上的有质动力。对于电枢上受的有质动力,一般运用虚位移方法由外源供能、场能、机械功的平衡式导出。现如今,运用一定的技术条件可以产生强磁场和大电流,这样一来,便可以从中获得强大的磁力。然而,想要获得大量的静电荷和强电场用来产生强大的静电力还是相当困难的。绝大多数的电动机都是依靠磁力驱动的。例如电子管器件、静电仪器、静电除尘装置等,它们都是以静电力来实现功能的。

2.电磁力的应用——磁悬浮列车

随着科技的发展,人们对列车速度的要求也越来越高,于是磁悬浮列车就应运而生了。

磁悬浮列车时速可达到500千米,是一种无轮的陆上无接触式有轨交通工具。它的结合能是利用常导或超导电磁铁与感应磁场之间产生相互吸引或排斥力,使列车“悬浮”在轨道后或下面,进行无摩擦的运行。这样一来,不仅能够克服传统列车车轨粘着限制、机械噪声和磨损,还具有许多优点,例如启动快、停车快等。

实际上,“同名磁极相斥,异名磁极相吸”便是磁悬浮列车的工作原理。在这种情况下,磁铁能够抗拒地心引力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,是一种近乎“零高度”的空间飞行,不得不令人为之惊叹。目前,我国上海已经出现了磁悬浮列车的使用,既方便又快捷,这是以后交通发展的新趋势。

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