电磁[电磁物理]

电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。

早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。

电磁学从原来互相独立的两门科学（电学、磁学）发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。

根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。

麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象（包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等），而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。

电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。

和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。

电磁能量的工作方式

公式

在稳定状态下，电流的波形如图所示的情况，此时它们的磁通增量△Φ在开关管导通ton时间内的变化，必须等于在反激时间内的变化。

因此由上式可知，如果磁通增量相等的工作点稳定建立时，变压器初级绕组每匝的伏一秒值必然等于次级绕组每匝的伏一秒值。

图 在稳定状态下的电流波形

通过控制开关管的导通占空比，来调定初级峰值电流，然而在开关管关断时，输出电压和次级匝数是恒定的，反激工作时间须自我调节。

在临界状态，如图（a）中的Is（2）所示，反激电流在下一个导通时间之前正好达到零，进一步增加占空比将会引起转换器从完全到不完全能量传递方式时，传递函数将变成带有低输出阻抗的两个极点系统，此时如果需要更多的电能时，脉冲宽度仅需轻微的增加即可。另外，在传递函数中有一个“右半平面零点”，这将在高频段引人180°的相位改变，这也会引起不稳定。

电磁能量的存储与转换

如图所示，在开关管V导通时为电能的存储阶段，这时可以把变压器看成是一个电感如图（a）左侧所示。

从图（a）的左侧初级电路及图（b）可知，当开关管V导通时，初级绕组的电流Ip为线性增加。磁心内的磁感应强度从Br增加到工作峰值Bm。

图中反激式（Buck Boost）转换器及储能、反激期间的磁化情况

图

当开关管V关断时， 初级电流降到零。次级的整流二极管D1导通，在次级出现感应电流。按照功率恒定的原则，次级绕组的安匝数与初级绕组的安匝数相等。

在反激期间，反激电流逐渐下降到零，等效电路如图（a）右侧及图（c）所示。

对于完全能量转换情况，反激时间总是小于toff时间。在反激时间内，磁心b磁通密度将从Bm下降到剩余磁通密度Bro，次级电流将以某工速率衰减，此速率由次级电压和次级电感来决定，因此U's为次级绕组上的电压，Ls为折算到次级的变压器电感）。