电磁原理

教学重难点：重点：1、掌握磁的基本概念：磁场、磁极、磁通量、磁感应强度等。2、掌握磁的基本定律：法拉弟电磁感应定律、椤次定律、左手定则、右手定则的内容及应用。3、掌握磁场对电流的作用、电磁感应的原理及应用。难点：电磁感应定律、左右手定则、自感和互感原理。一、磁场的基本知识1、磁现象（1）磁性：物体能吸引铁、镍、钴等金属或它们合金的性质（2）磁极：磁体上磁性最强的部位。(两端)分为：南极（S）北极（N）磁极是成对出现的（3）磁力：磁极间的相互作用力。规律：同性相斥,异性相吸（1）磁场：磁体周围磁力作用的空间，是一种特殊的物质，具有力和能的性质。方向：该点小磁针N极静止时的指向。2、磁场和磁力线（2）磁力线：为了形象地表示磁场在空间各点的强弱和方向而引入的一组假想曲线。特点：是互不交叉的闭合曲线；曲线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。其密疏表示磁场的强弱。方向：磁体内部由S极N极磁体外部由N极S极（3）磁化现象：在外磁场的作用下，使原来不显磁性的物质获得磁性的现象。（4）磁性材料：由铁、镍、钴及其合金组成的材料（1）软磁材料：易磁化，易去磁。其矫玩力安/米。常用于变压器、电动机、电磁铁的铁芯。如：硅钢、电工纯铁。（2）硬磁材料：不易磁化，不易去磁。其矫玩力安/米。用于制造永久磁铁、扬声器的磁钢。如：铝镍钴合金。410cH310cH3、电流的磁场（1）、通电直导线的磁场磁感应线是以导体为中心的一组同心圆。磁场形状：3、电流的磁场（1）、通电直导线的磁场磁场方向确定：用右手螺旋定则方法：右手握住导线大拇指方向电流方向四指弯曲方向磁场方向电流方向磁力线方向（2）、通电线圈的磁场方向：磁体内部由S极N磁体外部由N极极S极（2）、通电线圈的磁场磁场方向确定：用右手螺旋定则方法：右手握住线圈大拇指方向磁场方向四指弯曲方向电流方向电流方向磁场N极（1）磁通量：描述磁场的分布情况的物理量。符号：φ单位：韦伯（Wb）4、磁场的基本物理量定义：垂直穿过磁场中某一截面的磁力线条数。（2）磁感应强度：描述各点磁场的大小和方向的物理。符号：B单位：特斯拉（T）在均匀磁场中，B与φ的关系是：B=φS或φ=BS磁感应强度（T）磁场中任一面积（m2）磁通量（Wb）定义：垂直穿过磁场中单位面积的磁力线条数。二、磁场对电流的作用1、磁场对通电直导体的作用力（1）电磁力：通电导体在磁场中所受到力的作用，叫电磁力。符号：F单位：牛顿（N）F=BIL式中：B为磁场的磁感应强度（T）；I为电流强度（A）L为导线的有效长度（m）（2）电磁力的大小：（3）电磁力的方向确定：用左手定则方法：平伸左手，使四指与拇指垂直大拇指方向电磁力F方向掌心方向磁力线垂直穿过掌心（手心向N极）四指方向电流I方向NIF2、磁场对通电直导线的作用力效果——使通电线圈受力偶作用而转动。(电动机原理)FFNS三、电磁感应电磁感应现象——变化磁场在导体中产生电动势的现象。1、直导体中的感应电动势（2）感应电动势的方向——用右手定则判定（1）直导体中的感应电动势的条件：导体作切割磁力线运动。（3）感应电动势的大小：e=BLV式中：B为磁场的磁感应强度（T）；L为导线的有效长度（m）V导线运动速度（m/S)2、线圈中的感应电动势（2）线圈中感应电动势的方向——楞次定律定律内容——感应电流产生的磁通总是企图阻碍原磁通的变化。（增反减同）（1）线圈中的产生感应电动势的条件：穿过线圈的磁通量发生变化。步骤：⑴确定原磁场的方向及其变化趋势。（增或减）⑵根据“增反减同”原则确定感应电流磁通方向。⑶根据感应电流磁通方向，用右手螺旋定则确定感应电流方向。例：Φ原ie+-Φ感SN步骤：⑴确定原磁场的方向及其变化趋势。（增或减）⑵根据“增反减同”原则确定感应电流磁通方向。⑶根据感应电流磁通方向，用右手螺旋定则确定感应电流方向。例：Φ原i+-Se（3）感应电动势的大小——法拉第电磁感应定律定律内容——线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通量的变化快慢(既变化率)和线圈匝数N的乘积成正比.表达式：e=—NΔφΔt只考虑大小时：e=NΔφΔt负号表示方向：通常用楞次定律确定磁通的变化量磁通变化的时间四、自感和互感⑴自感现象——由于流过线圈本身的电流发生变化，而引起的电磁感应现象叫自感现象。⑵自感系数：衡量线圈产生自感磁通本领的物理量。用L表示，单位：亨利（H）常用单位：毫亨（mH）、微亨（μH）1H=103mH=106μH自感系数又称电感：它的大小与线圈匝数、形状、大小及周围磁介质的磁导率有关。通常：匝数越多，L越大；有铁芯时，L大。1、自感⑶自感电动势大小和方向大小：eL=NΔiΔt方向：用楞次定律判定（增反减同）原电流i增大——iL与i方向相反原电流i减小——iL与i方向相同原电流i增大方向：向上原电流减小方向：向上i原iLeL+-i原iLeL-（4）自感电动势的应用⑴有利应用——日光灯工作原理⑵有害的预防措施——灭弧装置2、互感（1）互感现象：由一个线圈中的电流发生变化而引起另一个线圈中产生感应电动势的现象。图５－３变压器原理图（2）同名端我们把由于绕向一致而感应电动势的极性始终保持一致的端点称为同名端同名端用符号“”标记。同名端的判断方法:1、电池通电瞬间,AB绕组产生自感电动势,A端为正,B端为负。i原增加i感+-2、若万用表指针向右摆动，说明有电流从D端流出，则在CD绕组中产生的互感电动势，D端为正，C端为负。结论：A、D端感应电动势极性相同，为同名端。ABCD+五、磁路和磁路欧姆定律1、磁路:由铁心组成，能使磁力线集中通过的闭合路径。2、磁路欧姆定律:SlINRFmm式中：为磁通量（Wb)为磁通势（A）为磁阻（1/H）INFmSlRm（）10、不论任何场合，磁力线的方向总是由N极出发指向S极。×11、判断磁场对通电导体作用力的方向，用（）。A、左手定则B、右手定则C、安培定则A37、计算电磁力大小的公式是（）。A、F=BILB、F=I2RtC、F=URA38、当通电导体和磁场平行时，导体受到的电磙力为（）。A、4.8NB、0C、20NB12、铁磁材料磁化过程中与去磁过程中的B—H曲线不重合的现象是（）A、涡流现象B、磁滞现象C、磁饱和现象D、抗磁现象B13、磁阻的大小与磁路中的（）。A、磁力线的平均长度成反比B、磁导率成正比C、磁导率成反比D、横截面积成正比C14、线圈中感生电流的磁场方向与原磁场方向的关系是（）。A、相同B、相反C、阻碍变化D、无关C89、对电感意义的叙述，（）的说法不正确。A、线圈中的自感电动势为零时，线圈的电感为零B、电感是线圈的固有参数C、电感的大小决定于线圈的几何尺寸和介质的磁导率D、电感反映了线圈产生自感电动势的能力A136、磁感应强度的单位是（）。特斯拉T137、一根直导体垂直放在如图所示的磁场中，图中已标出导体在磁场中运动时产生的感应电流方向，导体的运动方向应向（）。上141、磁变电的现象最初是科学家（）发现的。法拉弟2/4.0mWbB2/4.0mWbBAImL5,5.0140、在的匀强磁场中，放一根长的载流直导体，导体与磁场方向垂直，导体受到的力是（）1N2/5.0mWbB,8.0mL207、在磁感应强度为的匀强磁场中，放一根长电流为12A的载流直导体，导体与磁力线平行，导体受到的力是（）0BIv13.线圈中自感电动势的大小与线圈()无关。（A）电流的变化率（B）匝数（C）电阻（D）周围的介质CIF10.一根放在磁场中的通电直导体，图中已标出电流方向和导体受力方向，磁感应强度方向应向()。(A)左(B)右(C)(D)上DB9.如图所示一根放在磁场中的通电直导体，图中已标出电流和磁感应强度方向，导体的受力方向应向()。(A)上(B)下(C)左(D)右A√138、符号表示（D）。（）4、通电直导体在磁场中与磁场方向垂直时，受力最大，平行时受力为零。（）22、磁路中磁通与磁绶势成正比，与磁阻成反比。√（）65、铁磁材料磁滞形成的原因是磁导率不是常数。√（）66、电磁感应现象就是变化磁场在导体中感应电动势的现象。√（）23、载流导体在磁场中无论如何放置，它受到的力总是随电流的增大而增大。×