电磁力

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[外文]：electromagneticforce电荷、电流在电磁场中所受力的总称。也有称静止电荷在电场中所受力为静电力，而称载流导体在磁场中所受力为电磁力。电工中所关注的电介质在电磁场中受到的电磁有质动力也是电磁力。库仑定律和安培实验表明：电荷在电场中受到库仑力;电流在磁场中受到安培力。电荷量为q的点电荷在电场强度为E的电场中受到的作用力即库仑力是Fe＝qE　　　　　(1)电流元Idl在磁通密度为B的磁场中受到的磁力即安培力由安培分式表示dF＝Idl×B　　　　　　　　(2)一个载电流的导体回路l所受的力便可由上式沿回路l的积分得到　　　　　　　　　　(3)电荷量为q的点电荷以速度v在磁场中运动受到的磁力称为洛伦兹力，为F＝qv×B　　　　　　　　(4)运动电荷所受洛伦兹力的方向总是与运动速度垂直，所以洛伦兹力对运动电荷所做的功恒为零。当电场、磁场同时存在时，运动电荷受到的洛伦兹力即为F＝q(E＋v×B)　　　　　　(5)当电荷以体密度ρ分布时，电磁力的体密度即为f＝ρ(E＋v×B)　　　　　　(6)由式(5)或式(6)所表示的洛伦兹力的公式和麦克斯韦方程组是经典电动力学的基础。电介质在电场中因极化出现束缚电荷而受到电场力；磁介质在磁场中因磁化出现分子电流而受到磁力。这些力又称介质力（本质上也都是洛伦兹力）。其中一部分为介质本身所承受的为内应力；另一部分为材料总体上净余的力，称为电磁有质动力。电工中所关注的是有质动力。在电机中通常起主要作用的力是磁场作用在铁质电枢上的有质动力，而不是载电流的导体上受的力。因为导体常置于槽内，槽中的磁通密度很小，载流导体受力很小。电枢上受的有质动力可以运用虚位移方法由外源供能、场能、机械功的平衡式导出。在静电场中，假定不存在电滞那样的现象，则一带电体受到的电场力在广义坐标g方向的分量fg与静电场的能量We，有以下关系　　　　(7)由上式可见，保持电场中的各电荷不变的条件下，带电体的受力有某一方向的分量时，则沿该方向的移动必导致电场能量减少。由此可以判断物体的受力方向。当保持电场中各导体电位不变，在电场中的介质都是线性的情形下，还有　　　　　　(8)可见带电体受力有某一方向的分量时，则沿该方向的移动将导致电场能量增加。对于磁场中的载流回路所受的力，有与式(7)、(8)相似的公式。假定不存在磁滞那样的现象，载流回路所受的力在广义坐标g方向的分量可表示为　　　　(9)式中Wm是磁场的能量。在磁介质为线性的情形下，还有　　　　(10)在运用场能对广义坐标的偏导数计算物体的受力时，需要有以各广义坐标g表示的场能的函数式，而这就需要知道场的分布。在现今工程技术能够实现的条件下，可以产生强磁场和大电流，从而获得强大的磁力，但却难以获得大量的静电荷和强电场以产生强大的静电力。几乎所有的电动机都是靠磁力驱动的。而一些静电仪器、电子管器件、静电除尘装置等，则是以静电力来实现其功能的。