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电子涡流和卡门涡街

(2011-12-12 19:38:00)
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美食

电子涡流和卡门涡街

1导线的通电后的发光发热现象

  一根铜导线,通直流电后,铜原子核基本固定不动(当然有像天体一样的自转和公转,但这个位移量以我们世界的标准来看,实在小到忽略不计),通电导线中真正有明显移动的是电子,无数的电子如水流一样在流动,电子流的流动被原子核阻挡,产生卡门涡街(电子涡流)。一定流速的电子流(流体)流经原子核时,产生了卡门涡街,卡门涡街后涡的交替发放,会在原子核上产生垂直于流动方向的交变侧向力,迫使原子核产生振动,当发放频率与原子核的固有频率相耦合时,就会发生共振,使导线发热,甚至辐射电磁波(如可见光)。

 电子涡流和卡门涡街

2直流导线周围的磁场和卡门涡街

1下图为两对直流导线,一对通“同方向”的直流电,另一对通“相反方向”的直流电。

我们通过实验已经知道,同方向直流导线相互吸引,相反方向的直流导线相排斥。

如图

电子涡流和卡门涡街

电子涡流和卡门涡街

注意:这里的卡门涡街(电子涡流)只在铜导线内部发生的,而且是三维的。图上画的好像在箭头直线外,而且是平面的,这都是作图水平有限。

 图1中,顺时针涡流和逆时针涡流相靠近,所以异性相吸

 图2中,顺时针涡流和顺时针涡流相靠近,所以同性相斥

 这和两根并排的条形磁铁,相互吸引和相互排斥的原理是一样的。

 如图

电子涡流和卡门涡街

2安培右手法则和卡门涡街

  我们知道通直流电的导线周围有环形的磁感线,电流不变的话,这个磁场是恒定不变的,为此人们还发明了右手法则来帮助记忆。“条形磁铁外部,磁力线的方向人们规定是N极指向S极。”现在我们用电子的卡门涡街来解释,为什么通直流电的导线周围会有环形的磁力线。

 

电流:逆时针是N极,顺时针是S极。

因为电子是电流的反方向,所以电子流:逆时针是S极,顺时针是N极。

电子涡流和卡门涡街

根据卡门涡街(电子涡流)的状态可以看出,直流导线中的电子流在一个横截面上,形成的就是一个N,S极头尾相接的条形磁铁。

电子涡流和卡门涡街

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