第三章磁场与电磁感应

上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应第十一节电磁铁第八节互感现象与同名端第九节RL电路的暂态过程第十节磁路与磁路欧姆定律章目录第三章磁场与电磁感应返回第一节磁的基本知识第二节磁通和磁感应强度第三节磁导率和磁场强度第四节磁场对载流导体的作用第五节铁磁物质的磁化第六节电磁感应第七节自感电动势与自感系数第十二节涡流上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应1.掌握电流产生磁场和磁场中通电导体受电磁力作用的知识，熟练掌握安培定则和左手定则。2.理解磁感应强度和磁通的意义，并熟记它们的单位和符号。3.掌握右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律，并能定性分析各种常见的电磁感应现象。4.掌握自感、互感的有关性质，能对自感和互感现象作定性分析，了解同名端的意义和标法。教学要求教学要求返回上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、磁体与磁极二、磁场与磁力线三、电流的磁场节目录第一节磁的基本知识上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应条形、马蹄形、针形磁性：能吸引铁、镍、钴等物质或它们的合金的性质。1.具有磁性的物体叫磁体。人造磁体：第一节磁的基本知识一、磁体和磁极天然磁体：吸铁石上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应任何磁体都有两个磁极。2.磁体两端磁性最强的区域叫磁极。同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。磁极间的相互作用力叫磁力。第一节磁的基本知识一、磁体和磁极SN上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应地球是一个很大的磁体，我们叫地磁。地磁的南极接近地球的北极，地磁的北极则接近地球的南极。北南SN第一节磁的基本知识一、磁体和磁极上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应磁体周围存在磁力作用的空间，称为磁场。在磁场中某一点放一个能自由转动的小磁针，静止时N极所指的方向，规定为该点的磁场方向。第一节磁的基本知识磁力线能够形象的描述磁场的大小和方向。二、磁场和磁力线上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应磁力线的特点1.磁力线是假想的互不相交的闭合曲线。在磁铁外部，磁力线从N极到S极；在磁铁内部，磁力线从S极到N极。2.磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向（即放入磁场中该点的小磁针的N极的指向）。磁力线分布均匀而又相互平行的区域称为匀强磁场。第一节磁的基本知识二、磁场和磁力线3.磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱.磁力线越密表示磁场越强；越疏表示磁场越弱。上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应直线电流产生磁场方向的判断：用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线的方向。这叫安培定则。（一）直线电流的磁场第一节磁的基本知识三、电流的磁场上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应环形电流产生磁场方向的判断：用右手握住螺线管，弯曲的四指指向线圈电流方向，则拇指的方向就是螺线管内的磁场方向。这也叫安培定则（又称右手螺旋定则）。（二）通电螺线管的磁场第一节磁的基本知识三、电流的磁场上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在着一种环形电流，叫分子环流。（三）磁现象的电本质第一节磁的基本知识磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的。分子环流杂乱无章导致磁场相互抵消，物质对外不呈现磁性。如果分子环流方向一致，物质就呈现磁性。三、电流的磁场上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、磁通二、磁感应强度节目录第二节磁通和磁感应强度上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母Ф表示，单位为Wb（韦伯）。当面积一定时，通过该面积的磁力线越多，则磁通越大，磁场就越强。第二节磁通和磁感应强度一、磁通上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应垂直通过单位面积的磁力线的多少，叫做该点的磁感应强度，用B表示，其单位为T（特斯拉）。SB（一）定义（二）计算公式（三）磁感应强度的方向磁力线上某点的切线方向就是该点的磁感应强度的方向。第二节磁通和磁感应强度二、磁感应强度上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应在匀强磁场中，磁力线是平行、等距的一系列直线。第二节磁通和磁感应强度磁感应强度是矢量，不但表示某点磁场的强弱，而且还能表示出该点磁场的方向。二、磁感应强度如果磁场中各点的磁感应强度的大小和方向相同，那么该磁场叫做匀强磁场。上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、磁导率二、磁场强度节目录第三节磁导率和磁场强度上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应1.磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，单位是H/m（亨每米）。2.真空中的磁导率μ0是一个常数。H/m104π70μ3.我们把任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对磁导率，用μr表示。0r第三节磁导率和磁场强度一、磁导率上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应4.根据磁导率的大小，可把物质分为三类：第三节磁导率和磁场强度一类叫顺磁物质，其μr稍大于1。另一类叫反磁物质，其μr稍小于1。还有一类叫铁磁物质，其μr远大于1。一、磁导率上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率的比值，叫做该点的磁场强度，用H表示，单位是A/m（安每米）。BH磁场强度是矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度的方向一致。第三节磁导率和磁场强度二、磁场强度上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、磁场对载流直导体的作用二、磁场对通电矩形线圈的作用节目录第四节磁场对载流导体的作用上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应（一）电磁力的产生式中FBILα—通电导体受到的电磁力，N；—磁感应强度，T；—导体中的电流强度，A；—导体在磁场中的长度，m；—电流方向与磁感应线的夹角。电磁力计算公式：第四节磁场对载流导体的作用载流导体在磁场中所受的作用力称为电磁力。sinBILF一、磁场对载流直导体的作用上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应（二）通电导体在磁场内受力方向的判断通电导体在磁场中的受力方向可用左手定则判断。第四节磁场对载流导体的作用一、磁场对载流直导体的作用上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应左手定则：将左手伸平，拇指与四指垂直放在一个平面上，让磁力线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指方向就是导体的受力方向。第四节磁场对载流导体的作用一、磁场对载流直导体的作用上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应（三）相互平行的通电直导体间的相互作用结论：通过同方向电流的平行导线是相互吸引的；通过反方向电流的平行导线是相互排斥的。第四节磁场对载流导体的作用一、磁场对载流直导体的作用上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应1cdabBILFFabFcdF方向向下，方向向上。构成一个力偶距，使线圈以OO`为轴按逆时针方向旋转。二、磁场对通电矩形线圈的作用第四节磁场对载流导体的作用0dabcFFBISlBIllFM2121上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应如果矩形线圈由N匝绕制，则转矩为：第四节磁场对载流导体的作用cosBISMcosNBISM当线圈平面与磁力线平行时，转矩最大。当线圈平面与磁力线垂直时，转矩为零。所以，磁场总是使线圈转到与其垂直的位置。二、磁场对通电矩形线圈的作用上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、磁化的概念二、起始磁化曲线第五节铁磁物质的磁化节目录三、磁滞回线四、铁磁材料的分类和用途上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、磁化的概念原来没有磁性的物质，在外磁场作用下产生磁性的现象叫做磁化。凡是铁磁物质都能被磁化。原因是：铁磁物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成。在无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，小磁畴本身具有的磁性相互抵消，对外不呈现磁性。在外磁场作用下，磁畴都趋向外磁场，形成附加磁场，从而使原磁场显著增强。第五节铁磁物质的磁化上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应二、起始磁化曲线铁磁物质从完全无磁状态进行磁化的过程中，磁感应强度B将按照一定规律随外磁场强度H的变化而变化，这种B-H关系曲线叫做起始磁化曲线。oa段：起始磁化段第五节铁磁物质的磁化ab段：线性段bc段：膝部段c点以后：饱和段在H变化过程中，B跟着变化，因而μ也在变化。μ1称为起始磁导率。上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应三、磁滞回线实验：利用以下的磁化装置使铁磁材料在交变磁场中进行反复磁化。4.使反向磁场恢复到0。第五节铁磁物质的磁化1.调节R使H达到最大值（+Hm）。2.使Hm减小到0。3.通过开关S使H反向增加至-Hm。实验步骤R上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应三、磁滞回线通过反复磁化得到的B-H关系曲线abcdefa叫做磁滞回线。由于铁磁材料在反复磁化过程中，B的变化总是滞后于H的变化，我们称这一现象为磁滞。磁滞是由于铁磁材料中磁分子的惯性和摩擦造成的。第五节铁磁物质的磁化数值Br叫做剩磁；数值Hc叫做“矫顽力”；-Br叫做反向剩磁。oa段是起始磁化曲线；上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应三、磁滞回线不同的外磁场强度情况下得到一系列磁滞回线，把这些磁滞回线的顶点连接起来所得到的曲线称为基本磁化曲线。第五节铁磁物质的磁化上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应三、磁滞回线以下是几种常用的铁磁材料的基本磁化曲线。第五节铁磁物质的磁化总结铁磁材料的性质：1.能被磁体吸引。4.磁感应强度有一个饱和值。2.能被磁化并且有剩磁和磁滞损耗。3.磁导率不是常数。上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应四、铁磁材料的分类和用途根据矫顽力的大小把铁磁材料分成三大类。1.软磁材料2.硬磁材料易磁化也易去磁。第五节铁磁物质的磁化3.矩磁材料不易磁化也不易去磁。一经磁化便达到饱和值。上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、电磁感应现象二、电磁感应定律第六节电磁感应节目录上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应一、电磁感应现象像这种由于磁通变化而在导体或线圈中产生感应电动势的现象称为电磁感应，也称“动磁生电”。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势，由感应电动势产生的电流叫感应电流。产生电磁感应的条件是通过线圈回路的磁通必须发生变化。第六节电磁感应上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应（一）法拉第电磁感应定律tΦtΦeΔΔΔΔN即:线圈中感应电动势的大小与通过同一线圈的磁通变化率（即变化快慢）成正比。二、电磁感应定律NΦΔtΔ—线圈的匝数，匝；—N匝线圈的磁通变化量，Wb；—磁通变化所需的时间，s；e—在时间内感应电动势的平均值，V。Δt式中第六节电磁感应上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应（二）楞次定律楞次定律是用来判定线圈中的感应电动势或感应电流的方向。第六节电磁感应二、电磁感应定律上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应其内容是：当穿过线圈的磁通（原有的磁通）变化时，感应电动势的方向总是企图使它的感应电流产生的磁通阻止原有磁通的变化。也就是说，当线圈原磁通增加时，感应电流就要产生与它方向相反的磁通去阻碍它的增加；当线圈中的磁通减少时，感应电流就要产生与它方向相同的磁通去阻碍它的减少。第六节电磁感应二、电磁感应定律上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应首先判断原磁通的方向及其变化趋势（增加或减少）；确定感应电流的磁通方向和原磁通是同向还是反向；根据感应电流产生的磁通方向，用右手螺旋定则确定感应电动势或感应电流的方向。楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的步骤第六节电磁感应二、电磁感应定律上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应综上所述，可得出结论，在任何情况下，在考虑到感应电动势的方向时，线圈中的感应电动势表示为：第六节电磁感应在实际应用中，常用楞次定律来判断感应电动势的方向，而用法拉第电磁感应定律来计算感应电动势的大小。dtdNe式中负号表示感应磁场的方向永远和原磁通变化的趋势相反。二、电磁感应定律上一页下一页返回结束第三章磁场与电磁感应（三）右手定则（楞次定律的特殊形式）第六节电磁感应二、电磁感应定律上一页下一页返回结束第三章