【自学嵌入式笔记：模电】14. 电和磁的关系

14. 电和磁的关系

• 电与磁的基础关系（新手入门版）

  • 一、电和磁的类比：像“水中涟漪”
    当电流通过导线时，就像往水里扔石头：

    • 石头→电流，水→空间，涟漪→磁场
    • 电流越大（石头越大），磁场范围越广（涟漪扩散越远）；
    • 切断电流（石头消失），磁场消失（涟漪消散）。

  • 二、电生磁：电流→磁场（实验对比更直观！）
    核心逻辑：电流越大，产生的磁场越强（能吸起更重的金属，比如LED引脚）。

    对比实验（同一个线圈，改变电压/电流）

    实验次数	电源显示	电压（V）	电流（A）	现象	原因
    1	0.80V 0.748A	0.80	0.748	吸不起LED	电流小，磁场弱
    2	2.80V 4.000A	2.80	4.000	轻松吸起LED	电流大，磁场强

    公式解释（欧姆定律 + 磁场规律）

    • 电流和电压的关系：\(I = \frac{U}{R}\)（\(R\)是线圈电阻，假设不变）。
      电压从0.8V升到2.8V，电流从0.748A猛增到4A（因为 \(I\) 和 \(U\) 成正比）。
    • 电流和磁场的关系：电流越大，磁场越强（类似“大电流=大磁铁”）。

  • 三、磁生电：磁场→电流（电磁感应）

    • 反向逻辑：当磁场变化时（比如移动磁铁、改变电流产生的磁场），就像“涟漪反过来推动石头”，会带动周围电子运动，产生 电流。
    • 类比理解：
      • 电生磁是“扔石头→产涟漪”；
      • 磁生电是“搅涟漪→推石头（电子运动）”。

  • 四、电和磁的“互相转换”应用

    • 电机（电→磁→机械运动）：
      电机里的线圈通电产生磁场，磁场推动旋转部件（如电机轴）转动，把 电能→机械能（比如风扇转起来）。
    • 发电机（机械→磁→电能）：
      和电机相反，通过旋转磁场（比如风车带动磁铁转），让线圈切割磁场，产生电流，把 机械能→电能（比如风力发电）。

  • 五、实验细节：电源屏幕怎么看？

    • C.V.：恒压模式（电源优先保持电压稳定，电流随负载变化）；
    • C.C.：恒流模式（电源优先保持电流稳定，电压随负载变化）。
      实验中重点观察 电压和电流的数值变化，理解它们如何影响磁场强弱。

  • 关键记忆点

    1. 电和磁像“双胞胎”：有电就有磁，磁变能生电；
    2. 电流越大，磁场越强（通过“吸不吸得起LED”直观验证）；
    3. 电机和发电机是“反向操作”：一个用电转，一个用转发电。