标量磁场和标量电场

能量不会凭空产生,也不会凭空消失,只会发生能量形式的转化。那么,我们日常的电、磁能量应用中,正、负能量“抵消”后,它们转换成了什么样的形式?这就是这篇文章的主题:电、磁的正、负能量“抵消”后,转化成了标量磁场和标量电场。
一、标量磁场
导线中电流增大时,会产生一个以导线为轴心、向外辐射的标量磁场,辐射方向与导线垂直。原因是:导线中电流增大时,导线周围除了电流产生的磁场(下面左图中红色线所示),还有一个阻碍电流增大的反向磁场(电感的楞次效应,就是阻碍电感中磁场的建立),2个相反的磁场合成一个以导线为轴心向四周辐射的标量磁场。无论导线中电流的方向如何,只要电流在上升阶段,一正一反的磁场都是存在的,所以标量磁场都是向外辐射的,不受电流方向影响。
如果把导线绕成饼状,那么标量磁场主要集中在与饼的两面垂直的柱面上,而且两面的磁场方向相反(所以还是标量磁场)。这就是特斯拉煎饼线圈能把能量集中起来定向发射的原理。
二、标量电场
电容在充电过程中,会产生一个以电容极板中心为中心、沿极板之间的缝隙向外辐射的标量电场,辐射方向与极板平行。原因是:电容充电时,除了正向电场(下图中红色箭头),还有阻碍电容建立电场的反向电场(下图中蓝色箭头),2个相反的电场合成标量电场沿极板之间的缝隙向外辐射,辐射方向与极板平行。
如果极板如下图所示,进行卷绕,标量电场从电容的两端集中发射出来。
三、应用
根据电磁波理论,与平直的变化标量磁场垂直的环绕面会产生变化的电场,同样,与平直的变化标量电场垂直的环绕面会产生变化的磁场(如下图所示)。我们比较喜欢变化的磁场,用个环形磁芯捕获这个磁场,磁芯上绕线圈,就可以获得电能。
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