学习单元3 磁路及电磁器件

2．磁通Φ 磁通Φ
均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度 与 均匀磁场中磁通 等于磁感应强度B与 等于磁感应强度 垂直于磁场方向的面积S的乘积 的乘积， 垂直于磁场方向的面积 的乘积，单位是 韦伯(Wb)。 韦伯 。
Φ = BS
磁通是标量，只有大小没有方向。 磁通是标量，只有大小没有方向。
由磁通的定义式， 由磁通的定义式，可得
B=
Φ
S
即磁感应强度B可看作是通过单位面积的磁 即磁感应强度 可看作是通过单位面积的磁 因此磁感应强度B也常叫做磁通密度， 也常叫做磁通密度 通，因此磁感应强度 也常叫做磁通密度， 并用Wb/m2作单位。 作单位。 并用 作单位
3．磁导率µ 磁导率µ
磁导率µ表示物质的导磁性能， 磁导率 表示物质的导磁性能，单位是 表示物质的导磁性能 亨/米(H/m)。 米 。 真空的磁导率 µ 0 = 4π × 10 −7 H/m 非铁磁物质的磁导率与真空极为接近， 非铁磁物质的磁导率与真空极为接近， 铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。 铁磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。 相对磁导率µ 相对磁导率µr：物质磁导率与真空磁 导率的比值。非铁磁物质 近似为1， 导率的比值。非铁磁物质µr近似为 ，铁磁 物质的µ 远大于1。 物质的 r远大于 。
如下图3-4所示，在一个均匀磁场中放置一 所示， 如下图 所示 根导体AB，导体的两端联接一个检流计。 根导体 ，导体的两端联接一个检流计
图3-4 电磁感应实验
当导体AB垂直切割磁感线时， 当导体 垂直切割磁感线时，可以 垂直切割磁感线时 观察到检流计指针有偏转： 观察到检流计指针有偏转： 说明导体回路中有电流存在 当导体AB平行于磁感线方向运动时 平行于磁感线方向运动时， 当导体 平行于磁感线方向运动时， 检流计指针不偏转； 检流计指针不偏转； 说明导体回路不产生电流。 说明导体回路不产生电流。
1、磁 、 磁是物质运动的基本形式之一。 磁是物质运动的基本形式之一。 物体能够吸引铁、镍、钴等金属或它们 物体能够吸引铁、 合金的性质叫磁性 磁性。 合金的性质叫磁性。具有磁性的物体叫 磁体。磁体上磁性最强的部位叫磁极 磁极。 磁体。磁体上磁性最强的部位叫磁极。
任何磁体都有两个磁极， 任何磁体都有两个磁极，而且无论怎 样把磁体分割，磁体总保持两个磁极， 样把磁体分割，磁体总保持两个磁极， 通常以S磁体的南极（红色），以N表 通常以 磁体的南极（红色），以 表 磁体的南极 ）， 示磁体的北极（常涂绿色或白色）。 示磁体的北极（常涂绿色或白色）。 磁极间的相互作用力叫磁力。 磁极间的相互作用力叫磁力。 规律：同性相斥， 规律：同性相斥，异性相吸。
上述的实验现象说明： 上述的实验现象说明： 当导体相对于磁场运动且切割磁感线 或者线圈中的磁通发生变化时，在导 或者线圈中的磁通发生变化时， 体或线圈中都会产生感应电动势。 体或线圈中都会产生感应电动势。 若导体或线圈构成闭合回路， 若导体或线圈构成闭合回路，则导体 或线圈中将有电流流过。 或线圈中将有电流流过。
感应电动势公式为
dφ e=N dt
磁通，单位：韦伯（ 式中， 式中， φ — 磁通，单位：韦伯（Wb） ） e — 电动势，单位：伏（V） 电动势，单位： ）
说明： 说明：磁感线是为研究问题方便人为引入的假 想曲线，实际上并不存在。 想曲线，实际上并不存在。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天然磁铁：
Fe4O 3
电工仪表中的马碲形磁铁
永久磁铁 人造磁铁 暂时磁铁
扬声器尾部的圆形磁铁
汽车上使用的 电磁铁和电磁 开关
二 磁场的基本物理量
1．磁感应强度B 磁感应强度B
磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强 磁感应强度 是表示磁场内某点磁场强 是表示 弱及方向的物理量。 的大小等于通过垂直 弱及方向的物理量。 B的大小等于通过垂直 于磁场方向单位面积的磁力线数目， 的方 于磁场方向单位面积的磁力线数目，B的方 向用右手螺旋定则确定。单位是特斯拉(T)。 向用右手螺旋定则确定。单位是特斯拉 。
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知识要点： 知识要点：
磁、磁场与磁感应线的概念。 磁场与磁感应线的概念。 安培定则、楞次定律和法拉第定律。 安培定则、楞次定律和法拉第定律。 自感和互感现象及其应用。 自感和互感现象及其应用。
是本章节的重 点也是难点。 点也是难点。
课题一 磁场和电磁感应
一 磁、磁场与磁感线的概念
一、直导体中的感应电动势
1、感应电动势的方向 、
感应电动势的方向可用图 感应电动势的方向可用图 3-5所示右手定则确定，即 所示右手定则确定， 所示右手定则确定 伸平右手，拇指与其余四 伸平右手， 指垂直，让磁线穿过掌心， 指垂直，让磁线穿过掌心， 大拇指指向运动的方向， 大拇指指向运动的方向， 则四指的指向即为导体内 感应电动势方向。 感应电动势方向。
图3-5 右手定则
注意！
判断时，要把导体看成是一个电源， 判断时，要把导体看成是一个电源，在导体 内部，感应电动势的方向由负极指向正极。 内部，感应电动势的方向由负极指向正极。 感应电流的方向与感应电动势的方向相同。 感应电流的方向与感应电动势的方向相同。 如果当直导体不形成回路时， 如果当直导体不形成回路时，导体中只产生 感应电动势，不产生感应电流。 感应电动势，不产生感应电流。 感应电动势是电源本身的特性， 感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电 路的磁通发生变化， 路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势产 与电路是否闭合无关。 生，与电路是否闭合无关。
4．磁场强度H 磁场强度H
H= B
µ
或
B = µH
磁场强度只与产生磁场的电流以及 这些电流分布有关， 这些电流分布有关，而与磁介质的磁导 率无关，单位是安／ ）。是 率无关，单位是安／米（A／m）。是 ／ ）。 为了简化计算而引入的辅助物理量。 为了简化计算而引入的辅助物理量。
二 电磁感应
1831年，英国科学家法拉第发现了磁 年 能够转换为电能， 能够转换为电能，也就是我们今天所要 学习的电磁感应定律 电磁感应定律。 学习的电磁感应定律。
F B= Il
注意： 注意：
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度是一个矢量， 磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点 的磁场方向。在国际单位制中， 的磁场方向。在国际单位制中，磁感应强度 的单位是：特斯拉(T)。 的单位是：特斯拉 。 用磁感线可形象的描述磁感应强度B的大小 的大小， 用磁感线可形象的描述磁感应强度 的大小， B较大的地方，磁场较强，磁感线较密；B 较大的地方， 较大的地方 磁场较强，磁感线较密； 较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀； 较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀；磁感 线的切线方向即为该点磁感应强度B的方向 的方向。 线的切线方向即为该点磁感应强度 的方向。
由上述实验分析我们可以知道： 由上述实验分析我们可以知道：
产生电磁感应的条件是通过线圈回路的 磁通发生变化。 磁通发生变化。
我们把由于磁通变化而在导体划线圈 中产生感应电动势的现象称为电磁感 中产生感应电动势的现象称为电磁感 也称为“动磁生电” 应，也称为“动磁生电”。 由电磁感应产生的电动势称为感应电 动势； 动势； 由感应电动势产生的电流叫做感应电 流。
磁化： 磁化：指的是原来没有磁性的铁磁物 放在磁铁旁边会获得磁性的现象。 质，放在磁铁旁边会获得磁性的现象。 剩磁：被磁化的铁磁物质远离磁铁后 剩磁： 仍保留着一定的磁性。 仍保留着一定的磁性。
2、磁场：磁体周围存在的一种特殊的物 、磁场 磁体周围存在的一种特殊的物 质叫磁场。 质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过 磁场传送的。 磁场传送的。磁体间的相互作用力称为 磁场力，同名磁极相互排斥， 磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极 相互吸引。 相互吸引。
利用楞次定律判断感应电流方向的步骤： 利用楞次定律判断感应电流方向的步骤： （1）先确定原磁场的方向及其变化趋势； ）先确定原磁场的方向及其变化趋势； （2）由楞次定律确定感应电流的磁通方 ） 向与原磁通同向还是反向； 向与原磁通同向还是反向； （3）根据感应电流产生的磁通方向，用 ）根据感应电流产生的磁通方向， 右手螺旋定则确定感应电流的方向。 右手螺旋定则确定感应电流的方向。
2、感应电动势的大小 、
设磁感应强度为B 当长度为l 设磁感应强度为 ，当长度为 的直导体 以大小为v的线速度切割磁感线时 的线速度切割磁感线时， 中 以大小为 的线速度切割磁感线时， l中 产生的感应电动势公式为
E = Blv sin θ
当导体的运动方向与磁感线垂直时， 最大 最大； 当导体的运动方向与磁感线垂直时，e最大； 当导体的运动方向与磁感线平行时， 最小 最小。 当导体的运动方向与磁感线平行时，e最小。
注意： 注意
1、磁场是一种物质（具有力和能的性质）。 、磁场是一种物质（具有力和能的性质）。 2、它没有构成物质的分子或原子。 、它没有构成物质的分子或原子。
磁场的性质： 磁场的性质：磁场具有力的性质 和能量性质。 和能量性质。 磁场方向： 磁场方向：在磁场中某点放一个 可自由转动的小磁针，它N极所 可自由转动的小磁针， 极所 指的方向即为该点的磁场方向。 指的方向即为该点的磁场方向。
2、感应电动势的大小 、
法拉第通过实验发现线圈中感应电动势的大 小与下列因素有关： 小与下列因素有关： （1）在一定的时间内，与线圈交链的磁通 ）在一定的时间内， 的变化量越大，感应电动势越大； 的变化量越大，感应电动势越大； （2）在磁通变化量一定的条件下，这种变 ）在磁通变化量一定的条件下， 化所经历的时间越短感应电动势越大； 化所经历的时间越短感应电动势越大； （3）在其它条件不变的情况下，线圈的匝 ）在其它条件不变的情况下， 数越多感应电动势越大。 数越多感应电动势越大。
注意！ 注意！
感应电流产生的磁通总是企图阻碍原磁通的 感应电流产生的磁通总是企图阻碍原磁通的 企图 变化，而不是阻碍原磁通存在。 阻碍原磁通存在 变化，而不是阻碍原磁通存在。