磁场特征基本物理量

任务导入磁石或磁铁是唯一具有磁性的物质么？现代科学研究和实际应用已经充分证实：任何物质都具有磁性，只是有的物质磁性强，有的物质磁性弱；任何空间都存在磁场，只是有的空间磁场高，有的空间磁场低。也就是说，包含物质磁性和空间磁场的磁现象是普遍存在的。如今，磁技术已经渗透到日常生活的各个方面，人们已经越来越离不开磁性材料的广泛应用。汽车作为现代的一种重要交通工具，同样离不开磁学。一般汽车上的发电机、电动机、传感器、点火线圈等都使用了磁性材料和磁性器件，所以学好磁学对于维修汽车至关重要。学习任务一磁场特征基本物理量你知道磁在生活中有哪些妙用吗？磁在生活中的妙用引导问题1什么是磁性与磁场？简单来说，磁性是物质放在不均匀的磁场中会受到磁力作用的性质。在相同的不均匀磁场中，由单位质量的物质所受到的磁力方向和强度来确定物质磁性的强弱。因为任何物质都具有磁性，所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用。磁力线学习任务一磁场特征基本物理量磁性物质的相互吸引等就是通过磁场进行的。我们知道，物质之间存在万有引力，它是一种引力场。磁场与之类似，是一种布满磁极周围空间的场。磁场的强弱可以用假想的磁力线数量来表示，磁力线密的地方磁场强，磁力线疏的地方磁场弱，如图下图所示。单位截面上穿过的磁力线数目称为磁通量密度。磁通量学习任务一磁场特征基本物理量引导问题2电和磁的关系是怎样的？如果一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指的方向是磁场的方向，如右图所示。1.电生磁右手定则学习任务一磁场特征基本物理量通电以后，螺线管的每一匝都会产生磁场，磁场的方向如下图圆形箭头所示。那么，在相邻的两匝之间的位置，由于磁场方向相反，总的磁场相抵消；而在螺线管内部和外部，每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来，最终形成了下图所示的磁场形状。也可以看出，在螺线管外部的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的。而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁力线。螺旋管电磁场学习任务一磁场特征基本物理量如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计，在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时，可以看到检流计指针发生了偏转，而且磁铁抽出的速度越快，检流计指针偏转的程度越大。同样，如果把磁铁插入螺线管，检流计也会偏转，但是偏转方向和抽出时相反。2.磁生电学习任务一磁场特征基本物理量楞次定律:感应电流的效果，总是阻碍磁通量的变化，感应电流变化的结果总是阻碍引起磁通量变化的原因。简单的说就是来拒去留。学习任务一磁场特征基本物理量试从本质上比较甲、乙两电路的异同甲NSG乙产生电动势的那部分导体相当于电源既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。产生感应电流的条件是：闭合电路磁通量变化法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。公式1:tΦnEn为线圈的匝数注意：公式1中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断；公式2适用于在磁场中做切割磁感线运动的导体，导体运动方向与导体垂直，且与磁感线方向成一定夹角（θ=90°时与磁感线方向垂直）。sinBlvE公式2:例1在下图中，设匀强磁场的磁感应强度为0.1T，切割磁感线的导线长度为40cm，向右匀速运动的速度为5m/s，整个线框的电阻为0.5，求：（1）感应电动势的大小；（2）感应电流的大小和方向。解：（1）线圈中的感应电动势为（2）线圈中的感应电流为利用楞次定律或右手定则，可以确定出线圈中感应电流的方向是沿abcd方向。0.2VV54.01.0BlvE0.4AA5.02.0REI例2在一个B=0.01T的匀强磁场里，放一个面积为0.001m2的线圈，其匝数为500匝。在0.1s内，把线圈从平行于磁感线的方向转过90°，变成与磁感线方向垂直。求感应电动势的平均值。解：在时间0.1s里，线圈转过90°，穿过它的磁通是从0变成：Φ=BS=0.01×0.001Wb=1×10-5Wb在这段时间内，磁通量的平均变化率：Wb/s101Wb/s1.00101045tΦtΦ0.05VV1015004tΦNe根据电磁感应定律：感应电流涡流学习任务一磁场特征基本物理量引导问题31.磁感应强度4.磁场强度学习任务一磁场特征基本物理量1、磁感应强度B定义：磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F与电流I和导线长度l的乘积IL的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度B。公式：见下图单位：磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，字母T表示方向：磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。特点：匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。IlFB资料原子核表面～1012T中子星表面～106T目前最强人工磁场～7×104T太阳黑子内部～0.3T太阳表面～10-2T地球表面～5×10-5T人体～3×10-10T2、磁通量在研究物体在磁场中的受作用情况时很多时候还要考虑磁感线通过物体的数量。物理学中引入另一个物理量1）定义：磁场中穿过某一面积（S）的磁感线条数称穿过该面积的磁通量，即描述磁场在某一范围内分布情况。2、磁通量2）在磁感应强度为B的匀强磁场中，当磁场方向与某一面积S垂直时，则穿过该面积的磁通量BS单位：韦伯，简称韦，符号Wb211mTWb3）磁通量是一个标量，只有大小，没有方向3、磁导率定义：表征磁介质磁性的物理量。常用符号μ表示，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比，即μ=B/H。单位是亨利每米，符号是H/m。不同的媒介质，磁导体也不同，真空中的磁导率是一个常数，即μ0=4×10-7相对磁导率：指媒介质的磁导率与真空中磁导率的比值用μr表示，即μr=μ/μ0相对磁导率只是一个比值，它表示在其它条件相同的情况下，媒介质中磁导率相对真空中的磁导率的倍数。常见物质的磁导率•铸铁为200～400；•硅钢片为7000～10000；•镍锌铁氧体为10～1000；•镍铁合金为2000；•锰锌铁氧体为300～5000；•坡莫合金（铁镍合金）为20000～200000。•空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；•汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质，其相对磁导率都小于1，分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。4、磁场强度定义：磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值。用H表示。BH单位：安培/米，符号：A/m真空中的磁场强度方向：磁场强度是矢量，在均匀介质中，它的方向与磁感强度的方向一致。引导问题4如何分析磁场？在电器、电动机、变压器及各种铁磁组件中常用磁性材料制成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高得多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路。所谓磁路是指磁通的闭合路径，如图所示。磁路1.磁路学习任务一磁场特征基本物理量磁路与电路的关系2.磁路的欧姆定律学习任务一磁场特征基本物理量任务导入电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。如果衔铁带动其他机件，则产生机械联动；如果衔铁是被加工的工件，则可使工件固定在某一位置上。正是基于电磁铁的这些特性，在我们的生活中随处可见它的身影。例如，电磁起重机可用来起卸各种钢、铁材料及其制件；在机床中也常用电磁铁操纵气动或液动传动机构的阀门和控制变速机构；尤其在自动化和半自动化的装置中，经常用它来控制电路的接通或断开，以实现各种控制和保护作用。本任务旨在使读者知道电磁体是如何工作的以及它在汽车上的应用。学习任务二电磁铁内容引导学习任务二电磁铁电磁铁:电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。线圈铁芯利用电流的磁效应来工作。工作原理：定义：影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流的大小：线圈匝数一定，电流越大，电磁铁的磁性越强；线圈的匝数：电流大小一定，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；有无铁芯：线圈匝数、电流大小一定，插入铁芯，电磁铁的磁性增强。（1）电磁铁的磁性有无可以控制：通电有磁性、断电无磁性。电磁铁的优点（2）电磁铁的磁性强弱可以控制：通过改变电流大小改变电磁铁的磁性强弱。电磁铁的优点（3）电磁铁的磁极方向可以控制：通过改变电流的方向来改变电磁铁的磁极。电磁铁的优点引导问题1电磁铁有哪几种类型？几种常见电磁铁的结构示意图学习任务二电磁铁1.直流电磁铁2.交流电磁铁学习任务二电磁铁学习任务二电磁铁直流电磁铁的特点：（1）电磁铁上的吸力的大小与两个磁极的磁性强弱有关；（2）线圈中的直流励磁电流直取决于电源电压和线圈电阻，是不变的；（3）直流电磁铁在衔铁吸合过程中气隙是逐渐变小的，磁路中的磁阻也逐渐变小。学习任务二电磁铁交流电磁铁的特点：（1）电磁铁上的吸力在零与最大值之间脉动；（2）为减少铁损，铁心由钢片叠成；（3）线圈电流不仅与线圈电阻有关，还与线圈感抗有关。引导问题2电磁铁在汽车上有何应用？1.电控燃油喷射系统中的喷油器喷油器当发动机ECU发出喷油信号，电磁线圈通电后，产生电磁吸力，吸引衔铁沿着轴向向上移动，并带动针阀克服弹簧弹力离开阀座，燃油即开始喷射。当发动机ECU发出停止喷油指令时，切断喷油器电磁线圈的搭铁回路，电磁吸力消失，在弹簧弹力作用下针阀关闭，喷射停止。学习任务二电磁铁单触点式电压调节器触点式电压调节器通过触点开闭接通和断开磁场电路，从而改变磁场电流大小。学习任务二电磁铁1.电磁铁的磁性跟和_______和__________有关2.电磁铁工作的原理:3.电磁铁的优点:A.磁性有无可以用来控制.B.磁性强弱可以用改变大小来控制.C.它的南北极可以通过改变来控制.4.电磁铁的应用:电流大小线圈匝数有无铁心利用电流的磁效应.通断电电流电流方向电磁起重机电铃电话听筒电磁继电器5.如图所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中的电流将，电磁铁中的磁性将。减弱变小6.如图所示，要使电磁铁磁性最强，正确的接法是（）A.S1接1，S2接3D.S1接2，S2接3C.S1接2，S2接4B.S1接1，S2接4R43S2S121RD7.如图所示，若将变阻器的滑片向右移动，那么悬挂磁铁的弹簧将()A.不变B.缩短C.伸长D.不能判断RS·NSSNB