《电工基础》(劳动版第四版)36-§4—2-磁场的主要物理量

文化理论课教案7.5.1-10-j-01审阅签名：年月日科目《电工基础》授课日期09机电(2)班：09.11.3009制冷班：09.11.27课时2课题第四章磁场§4－2磁场的主要物理量：一、磁感应强度二、磁通三、磁导率四、磁场强度班级09机电(2)班09制冷班教学目的使学生掌握磁感应强度、磁通、磁导率的概念，掌握磁感应强度、磁通的计算，选用教具挂图教学重点磁感应强度、磁通的概念和计算教学难点磁感应强度、磁场强度、磁通的概念教学回顾磁场的基本概念：电流的磁效应（安培定则）说明教学过程1【组织教学】1.起立，师生互相问好2.坐下，清点人数，指出和纠正存在问题【导入新课】用磁力线可以形象直观地描述磁场，但它只能进行定性分析，要定量地解决磁场问题，需要引入磁通、磁感应强度等物理量。本次课我们就来学习这些物理量.【讲授新课】第四章磁场与电磁感应§4－2磁场的基本物理量一、磁感应强度（也称为磁感密度，简称磁密）磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量，符号为B，单位为特[斯拉]（T）。如图4－9，均匀磁场的磁感应强度B，处于水平方向，导体的有效长度为L(m)，通过的电流为I（A），I与B的夹角为α，则导体受到的电磁力F（N）为：F=BILsinα式中F──导体受到的电磁力（安培力），牛（N）；B──均匀磁场的感应强度，特[斯拉]（T）；I──导体中的电流，安（A）L──磁场中直导体的长度，(m)；Lsinα为导体的有效长度──电流方向与磁感应强度方向之间的夹角。由上式可得：sinILFB22222NNmJVAsVsWbTAmAmAmAmmm也就是说，均匀磁场的磁感应强度等于磁场中有效长度为1m的导体通过1A的电流时所受到的电磁力。或者说，均匀磁场的磁感应强度为磁场中的通电导体所受的电磁力与导体的有效长度和通过的电流的乘积的比值。磁感应强度也称磁密，其大小等于与磁场方向垂直的单位面积上的磁通量。磁感应强度是矢量，就是有大小和方向的量。其大小可以通过测量计算，也可用特斯拉计直接进行测量；磁场中某点的磁感应强度方向就是该点的磁场方向，也就是磁力线在该点的切线方向。例(补3)已知一导体与一均匀磁场方向垂直，导体的有效长度为2m，通过的电流为2A，受到的电磁力为4N，求该均匀磁场的磁感应强度B。解：41()22FBTIL地球表面的B大约为40.3~0.710T（），一般永久磁铁磁极处的B大约为0.40.7T，变压器铁心中的B可达0.91.7T，大型电磁铁的B可达2T。二、磁通通过任一平面或曲面的磁力线的数量叫磁通，符号是,，单位是韦伯（Wb），某一面积的磁通的大小等于该面积乘以与该面垂直磁感应强度，即：sinBS，由sinBS得sinBS，即磁感应强度的大小等于与磁场方向垂直的单位面积上的磁通量。式中B──磁感应强度，单位是特斯拉，简称特，符号是T，1特=1韦伯/米2（1T=Wb/㎡）；49图教学过程2S──面积S，单位2m；──磁感应强度B与面积S的夹角；──磁通量，Wb（V·s）。如图4－5a)，ABCDBS，均匀磁场中的ABCDS磁通量的计算式为：ABCDBS如图4－5b)，B与ABCDS成夹角，均匀磁场中ABCDS的磁通量的计算式为：sinABCDBS例4—1如图4—10，有一磁感应强度为0.6T的均匀磁场，场中有一面积为500cm2的平面，如果磁感应强度B与平面的夹角=0°、30°、90°，问通过该碰面的磁通各是多少？解：=0°φ=BSsinα=Ssin0°=0=30°φ=BSsinα=0.6×500×10-4sin30°=0.015(Wb)=90°φ=BSsinα=0.6×500×10-4sin90°=0.03(Wb)例(补)如图4－11，一均匀磁场中有一面积为32m的平面，与磁感应强度B的方向的夹角为30°，通过的磁通为0.9Wb,求该磁场的磁感应强度。解：0.90.6()sin3sin30BTS三、磁导率磁导率是表征磁介质导磁性能的物理量，分绝对磁导率，相对磁导率r，真空中的绝对磁导率0。真空中的磁导率0什么物质都没有时的磁导率，单位都是亨/米（H/m），实验测得0=4π×10-7H/m；绝对磁导率物质本身所具有的磁导率，单位都是亨/米（H/m）；相对磁导率r绝对磁导率与真空中的磁导率0的比值，没有单位。它们之间的关系是：=r0不同物质的磁导率是不同的，如铸铁的相对磁导率r=200400，硅钢片的相对磁导率r=750010000；空气、氧等的相对磁导率r略大于1；铜、银的相对磁导率r略小于1。根据物质磁导率的大小，通常把物质分为三类：第一类是反磁物质，如金、银、铜、石墨等。反磁物质的r略小于1；第二类是顺磁物质，如空气、氧、铅等。顺磁物质的r略小大1；第三类是铁磁物质，如铁、铸铁、硅钢片等。铁磁物质的r＞＞1。磁导率大的物质导磁能力强，磁导率小的物质导磁能力弱。导电能力强的物质，导磁能力不一定强，如金、银、铜的导电能力强，但它们都是反磁物质。四、磁场强度磁场中各点磁感应强度的大小与媒介质的性质有关，这使磁场的计算显得比较复杂。因此，为了使磁场的计算简单，引入磁场强度这个物理量来表示磁场的性质。磁场中某点磁感应强度B与媒介质的比值叫做该点的磁场强度，用H表示，即410图411图教学过程30rBHBHH或式中B──磁感应强度，单位是特斯拉，简称特，符号是T，1特=1韦伯/米2（211/TWbm）；r──相对磁导率，是一比值，没有单位；0──真空中的绝对磁导率，单位亨/米（/Hm）；──绝对磁导率，单位亨/米（/Hm）H──磁场强度，安/米（/Am）。例如，真空中的通电长直线圈的两端的磁感应强度为00NIBl，在线圈中放入磁导率为r的物质时磁感应强度为0rNIBl，而磁场强度都为NIHl。可见，磁场强度H的大小只与电流的大小和导体的的形状有关，而与媒介质的性质无关。引入磁场强度H，可简便磁场的计算。磁场强度H是矢量，磁场中某点的磁场强度H方向与该点磁感应强度B的方向相同。【课堂总结】一、课堂纪律与学习气氛总结二、教学内容小结1.磁感应强度①均匀磁场的磁感应强度等于磁场中有效长度为1m的导体通过1A的电流时所受到的电磁力。或者说，均匀磁场的磁感应强度为磁场中的通电导体所受的电磁力与导体的有效长度和通过的电流的乘积的比值，即sinILFB②磁感应强度的大小等于与磁场方向垂直的单位面积上的磁通量，即sinBS2.磁通是穿过任一平面或曲面的磁力线的数量，其大小等于磁感应强度B和与B垂直的面积S的乘积，均匀磁场中的磁通量的计算式为：=BSsinα3.磁导率是表征磁介质导磁性能的物理量，分绝对磁导率，相对磁导率r，真空中的磁导率0。真空中的磁导率0什么物质都没有时的磁导率，单位都是亨/米（H/m），0=4π×10-7H/m；绝对磁导率物质本身所具有的磁导率，单位都是亨/米（H/m）；0r相对磁导率r绝对磁导率与真空中的磁导率0的比值，没有单位。4..根据物质磁导率的大小，通常把物质分为三类：反磁物质，如金、银、铜、石墨等。反磁物质的r略小于1；顺磁物质，如空气、氧、铅等。顺磁物质的r略小大1；铁磁物质（又分为矩磁、硬磁、软磁三种），如铁、铸铁、硅钢片等。铁磁物质的r＞＞1。导电能力强的物质，导磁能力不一定强，如金、银、铜的导电能力强，但它们都是反磁物质，若将这类物质放进通电线圈中，通电线圈中产生的磁场就会减弱。3.磁场中某点磁感应强度B与媒介质的比值叫做该点的磁场强度，用H表示，即0/rHBBHH或【布置作业】《习题册》§4－1：一、二、三、四（P.42~P.43）