第11章电流和磁场例题PPT课件
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第十一章磁场第56课时磁场及其对电流的作用[双基落实课]-2025届高考物理一轮复习课件(通用版)
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高中总复习·物理
结论法
同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直
线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势
转换研究 先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定
对象法
磁体所受的作用力
目录
高中总复习·物理
【典例1】
一个可以沿过圆心的水平轴自由转动的线圈L1和一个固
定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。
指向西方，D错误。
目录
高中总复习·物理
2. 【安培定则及磁场的叠加】
（多选）如图所示，三根通电长直细导线垂直于纸面固定，导线的
横截面（截面积不计）分别位于以O点为圆心的圆环上a、c、d三
处，已知每根导线在O点的磁感应强度大小均为B，则（
）
A. O点的磁感应强度方向垂直于aO向右
B. O点的磁感应强度方向从O指向a
异向电流相互排斥”，则正方形左、右两侧的直导线I2要受到I1吸
引的安培力，形成凹形，正方形上、下两边的直导线I2要受到I1排
斥的安培力，形成凸形，故C正确。
目录
高中总复习·物理
2. 【安培力的大小】
如图所示，正六边形线框abcdef由六根导体棒连接而成，固定于匀
强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相
针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为
向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动。
方法三（结论法）：环形电流I1、I2不平行，则一定有相对转动，直
到两环形电流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时
针转动。
目录
高中总复习·物理
1. 【等效法的应用】
电路及磁路第三版第11章磁路和铁心线圈电路
所以，曲面A的磁通为
d B dA
A A
A
dA
B
磁通的SI单位：韦伯（Wb）
均匀磁场：磁感应强度量值相等、方向相同的磁场。
第十一章 磁路和铁心线圈电路
如果是均匀磁场，且各点磁感应强度与面积 S 垂直，则该 面积上的磁通为
B A 或 B A
◆
又称磁感应强 度为磁通密度
总的来看：铁磁性物质的B 和H 的关系是非线性的。
O
a2
μ a1
a3 a4 ② B
① ③
H1 H 2 H 3
H
第十一章 磁路和铁心线圈电路
从图中的曲线③ μ- H 可以看到，铁磁性物质的磁导率μ不 是常数，是随H 的变化而变化的。 开始阶段μ较小；随着H 的增大，μ达到最大值，而后随着 磁饱和的出现， H 再增大，μ值下降。 图中的起始磁化曲线可用磁畴理论予以说明。
◆
A
合的空间曲线
第十一章 磁路和铁心线圈电路
安培环路定律：磁场强度矢量H沿任何闭合路径的线 积分等于穿过此路径所围成的面的电流代数和，即
◆
H dl I
l
例如：可写出图中的安培环路定律表达式为
I1
H I2 dl
H dl I1 I 2
l
电流的方向和所选路径 方向符合右手螺旋法则 时为正，否则为负。
二 磁滞回线
◆ 磁滞回线：铁磁性物质 在反复磁化过程中的B-H关 系（在+Hm 和-Hm 间，近似 对称于原点的闭合曲线）。如 交流电机或电器中的铁心常受 到交变磁化。
Bm
H m Br
B
b
a
O Hc
a
磁场对电流的作用ppt课件
A．电能转化成热能 B．电能转化成机械能 C．机械能转化成电能 D．太阳能转化成机械能
易错点：电磁感应和磁场对电流的作用的区别 5．(8分)如图所示的两个实验装置中：
(1)甲图表示 __发__电__ 机，乙图表示 __电__动__ 机。 (2)根据 _电__磁__感__应__ 现象可制成发电机，将 __机__械__ 能转化为 __电__ 能。 (3)电动机的工作原理是 _通__电__线__圈__在__磁__场__中__受__力__转__动__，将 _电__ 能转化为 _机__械__能___。
7．如图所示的实验装置中属于电动机工作原理的是 ( A )
8．某同学在家庭实验室里，将甲、乙图中的装置连接成了如图所示的通路， 其中两个相同的铜线圈均处于磁场中。用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动，下 列说法正确的是 ( D )
A．甲图类似于电动机，其原理是磁场对电流有力的作用 B．甲图中的线圈在运动过程中将电能转化为机械能 C．乙图类似于发电机，其原理是电磁感应 D．乙图中的线圈有电流通过，也会随着运动起来
物理 九年级上册 教科版
8．分)探究“通电导体在磁场中受力与什么因素有关”的实验，如图所示。
(1)将导体ab置于蹄形磁体的两极之间，闭合开关，导体ab向左运动，说明磁场 对 __通__电__ 导体有力的作用。
(2)仅将图中磁体的N、S极对调，闭合开关，导体ab向右运动，说明导体在磁 场中的受力方向与 _磁__场__方__向__ 有关；仅将图中电源的正、负极对调，导体ab向右 运动，说明导体ab在磁场中的受力方向与 _电__流__方__向__ 有关。
④若只把蹄形磁体上下磁极调换一下，再闭合开关，可以观察到磁场中金属棒 ab会在水平轨道上向右运动。
(1)通过比较①②可得：__磁__场__ 对通电导体有力的作用。 (2)通过比较②③可得：通电导体在磁场中受力的方向与 _电__流__方__向__ 有关。 (3)通过比较②④可得：通电导体在磁场中受力的方向与 _磁__场__方__向__ 有关。 (4)将电源换成灵敏电流表，还可探究的是 _电__磁__感__应__ 现象。
易错点：电磁感应和磁场对电流的作用的区别 5．(8分)如图所示的两个实验装置中：
(1)甲图表示 __发__电__ 机，乙图表示 __电__动__ 机。 (2)根据 _电__磁__感__应__ 现象可制成发电机，将 __机__械__ 能转化为 __电__ 能。 (3)电动机的工作原理是 _通__电__线__圈__在__磁__场__中__受__力__转__动__，将 _电__ 能转化为 _机__械__能___。
7．如图所示的实验装置中属于电动机工作原理的是 ( A )
8．某同学在家庭实验室里，将甲、乙图中的装置连接成了如图所示的通路， 其中两个相同的铜线圈均处于磁场中。用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动，下 列说法正确的是 ( D )
A．甲图类似于电动机，其原理是磁场对电流有力的作用 B．甲图中的线圈在运动过程中将电能转化为机械能 C．乙图类似于发电机，其原理是电磁感应 D．乙图中的线圈有电流通过，也会随着运动起来
物理 九年级上册 教科版
8．分)探究“通电导体在磁场中受力与什么因素有关”的实验，如图所示。
(1)将导体ab置于蹄形磁体的两极之间，闭合开关，导体ab向左运动，说明磁场 对 __通__电__ 导体有力的作用。
(2)仅将图中磁体的N、S极对调，闭合开关，导体ab向右运动，说明导体在磁 场中的受力方向与 _磁__场__方__向__ 有关；仅将图中电源的正、负极对调，导体ab向右 运动，说明导体ab在磁场中的受力方向与 _电__流__方__向__ 有关。
④若只把蹄形磁体上下磁极调换一下，再闭合开关，可以观察到磁场中金属棒 ab会在水平轨道上向右运动。
(1)通过比较①②可得：__磁__场__ 对通电导体有力的作用。 (2)通过比较②③可得：通电导体在磁场中受力的方向与 _电__流__方__向__ 有关。 (3)通过比较②④可得：通电导体在磁场中受力的方向与 _磁__场__方__向__ 有关。 (4)将电源换成灵敏电流表，还可探究的是 _电__磁__感__应__ 现象。
三相电流的旋转磁场PPT课件
当ωt＝240° 时，电流和 磁场如图 所示
第7页/共18页
当ωt＝300° 时，电流和 磁场如图 所示
第8页/共18页
当ωt＝360° 时，电流和 磁场如图 所示
第9页/共18页
二、旋转磁场的方向
三相绕组的空间 位置确定后，如 果改变三相电流 的顺序，旋转磁 场的方向也跟着 改变。
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我国工频=50Hz，故有：
可见，磁极对数越多，电动机的旋转磁场 转速越慢，所用线圈及铁心都要加大，电 动机体积也要加大。因此，对磁极对数应 有一定的限制。
第15页/共18页
总结: 1、旋转磁场的产生 2、旋转磁场的方向 3、转速
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作业:P122,(20;21;22)aຫໍສະໝຸດ b第2页/共18页
电路中通入电流， 当ωt＝0°时，电 流和磁场如图所示 之后随着电流的变 化，磁场开始旋转。
第3页/共18页
当ωt＝60° 时，电流和 磁场如图 所示
第4页/共18页
当ωt＝120° 时，电流和 磁场如图 所示
第5页/共18页
当ωt＝180° 时，电流和 磁场如图 所示
第6页/共18页
三、旋转磁场的转速
第11页/共18页
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则通电后，产生=2两对磁极的旋转磁场，因此， 与定子绕组的排列有关。
第13页/共18页
可见，电流角度变化120°时，磁 场仅旋转120°/2=60°。 ……依次类推， 当磁场具有p对磁极时，电流变化一周 时，磁场在空间转过1/P周， 故：
第17页/共18页
谢谢您的观看！
第18页/共18页
新 课
一、三相旋转磁场的产生
物理人教版选修11电流的磁场PPT课件
4
实验现象和结果： 从图乙可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围绕导 线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向， 可以得到下述的“安培定则”。
5
安培定则（也叫右手螺旋定则）（一）： 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向
跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁 感线的环绕方向(图乙)． 图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况．
13
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
14
如果把小磁针放在环形导线的中央， 由N极所指的方向可以知道环形电流中 心附近磁场的方向。
观察环形电流磁感线的形状
安培定则
9
安培定则（也叫右手螺旋定则）（二）： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，
伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁 感线的方向。
10
环形电流的磁场几种图：
立体图
一个环形电流的磁场与小磁针 相似，故可看成小磁针来处理。
平面图
11
2．环形电流的磁场：两侧是N极和S极，离圆环中心越远， 磁场越弱．(如下图所示)
12
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
2、实验结论： 电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。
电流磁场的特点？
安培
实验现象和结果： 从图乙可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围绕导 线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向， 可以得到下述的“安培定则”。
5
安培定则（也叫右手螺旋定则）（一）： 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向
跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁 感线的环绕方向(图乙)． 图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况．
13
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
14
如果把小磁针放在环形导线的中央， 由N极所指的方向可以知道环形电流中 心附近磁场的方向。
观察环形电流磁感线的形状
安培定则
9
安培定则（也叫右手螺旋定则）（二）： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，
伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁 感线的方向。
10
环形电流的磁场几种图：
立体图
一个环形电流的磁场与小磁针 相似，故可看成小磁针来处理。
平面图
11
2．环形电流的磁场：两侧是N极和S极，离圆环中心越远， 磁场越弱．(如下图所示)
12
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
2、实验结论： 电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。
电流磁场的特点？
安培
恒定电流的电场和磁场课件
恒定电流的电场和磁场 课件
目录
• 恒定电流的基本概念 • 电场与电场力 • 磁场与磁场力 • 恒定电流的磁场效应 • 恒定电流的应用 • 实验与实践
01
恒定电流的基本概念
电流的定义与性质
电流
电荷在导体中定向移动形成电流 ，单位时间内通过导体横截面的 电荷量称为电流强度，简称电流 。
电流的性质
电荷的定向移动形成电流，其方 向由正电荷定向移动的方向决定 ，而与导体内自由电荷的运动方 向无关。
电场力是电荷在电场中受到的力，其大小与电荷的电量成正比，与电场强度成正比 。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，等于单位正电荷在电场中受到的力。
电场强度具有方向性，规定正电荷受力方向为电场强度的方向。
电势与电场能量
电势是描述电场能的物理量，等于单 位正电荷在电场中具有的电势能。
电场能量是电场中储存的能量，与电 势能密切相关。
电阻
导体对电流的阻碍作用，由导体的材 料、长度、横截面积和温度等因素决 定。
02
电场与电场力
电场的概念与性质
电场是由电荷产生的 ，对放入其中的电荷 有力的作用。
电场的性质包括对放 入其中的电荷有力的 作用、静电感应现象 等。
电场具有物质性，是 传递电荷间相互作用 的一种特殊物质形态 。
电场力与电场强度
详细描述
电磁感应现象是当导体在磁场中发生相对运动时，会在导体中产生电动势或电流的现象。这个现象由英国物理学 家迈克尔·法拉第于19世纪30年代发现，是电磁化的电场和磁场相互激发，形成电磁波并传播出去。
详细描述
电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而形成的。当电场或磁场发生变化时，就会产生电磁波，并传 播出去。电磁波的传播速度等于光速，在真空中传播不受影响，但在介质中传播速度会减慢。
目录
• 恒定电流的基本概念 • 电场与电场力 • 磁场与磁场力 • 恒定电流的磁场效应 • 恒定电流的应用 • 实验与实践
01
恒定电流的基本概念
电流的定义与性质
电流
电荷在导体中定向移动形成电流 ，单位时间内通过导体横截面的 电荷量称为电流强度，简称电流 。
电流的性质
电荷的定向移动形成电流，其方 向由正电荷定向移动的方向决定 ，而与导体内自由电荷的运动方 向无关。
电场力是电荷在电场中受到的力，其大小与电荷的电量成正比，与电场强度成正比 。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，等于单位正电荷在电场中受到的力。
电场强度具有方向性，规定正电荷受力方向为电场强度的方向。
电势与电场能量
电势是描述电场能的物理量，等于单 位正电荷在电场中具有的电势能。
电场能量是电场中储存的能量，与电 势能密切相关。
电阻
导体对电流的阻碍作用，由导体的材 料、长度、横截面积和温度等因素决 定。
02
电场与电场力
电场的概念与性质
电场是由电荷产生的 ，对放入其中的电荷 有力的作用。
电场的性质包括对放 入其中的电荷有力的 作用、静电感应现象 等。
电场具有物质性，是 传递电荷间相互作用 的一种特殊物质形态 。
电场力与电场强度
详细描述
电磁感应现象是当导体在磁场中发生相对运动时，会在导体中产生电动势或电流的现象。这个现象由英国物理学 家迈克尔·法拉第于19世纪30年代发现，是电磁化的电场和磁场相互激发，形成电磁波并传播出去。
详细描述
电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而形成的。当电场或磁场发生变化时，就会产生电磁波，并传 播出去。电磁波的传播速度等于光速，在真空中传播不受影响，但在介质中传播速度会减慢。
电和磁教ppt课件
为了确保变压器的正常运行和延长使用寿命，需要定期进行维护和保养，包括检查变压器 的外观、清理灰尘和油污、检查绝缘电阻等。同时，还需要注意变压器的安装环境和使用 方式，避免过载或短路等危险情况。
06 电和磁的未来发展
电和磁的新材料
磁性材料
随着科技的发展，新型磁性材料如稀 土永磁材料、铁氧体材料等不断涌现 ，具有更高的磁性能和稳定性，广泛 应用于电机、发电机、变压器等领域 。
02 电场和磁场
电场的概念和性质
总结词
描述电场的本质和特性
详细描述
电场是由电荷产生的场，其基本特性包括对带电物体的作用力以及影响电荷的电 势和电势能。电场具有方向和大小，可以用电场线表示。
磁场的概念和性质
总结词
描述磁场的基本特性和表现
详细描述
磁场是由磁体或电流产生的场，其特性表现为对磁体的吸引或排斥作用，以及电流在磁场中的受力。磁场具有方 向性，可以用磁感线表示。
发电机的应用
发电机的工作原理
发电机利用电磁感应原理，将机械能转换为电能。发电机 通常由转子产生磁场，定子绕组切割磁力线产生感应电动 势，从而输出电能。
发电机的种类
发电机的种类繁多，包括水力发电、火力发电、风力发电 、太阳能发电等。不同类型的发电机适用于不同的能源和 场景。
发电机的维护与保养
为了确保发电机的正常运行和延长使用寿命，需要定期进 行维护和保养，包括检查机械部件、清理灰尘和油污、更 换磨损部件等。
电和磁教ppt课件
目录
CONTENTS
• 电和磁的基本概念 • 电场和磁场 • 电流和电磁感应 • 电和磁的实验 • 电和磁的应用实例 • 电和磁的未来发展
01 电和磁的基本概念
电和磁的定义
06 电和磁的未来发展
电和磁的新材料
磁性材料
随着科技的发展，新型磁性材料如稀 土永磁材料、铁氧体材料等不断涌现 ，具有更高的磁性能和稳定性，广泛 应用于电机、发电机、变压器等领域 。
02 电场和磁场
电场的概念和性质
总结词
描述电场的本质和特性
详细描述
电场是由电荷产生的场，其基本特性包括对带电物体的作用力以及影响电荷的电 势和电势能。电场具有方向和大小，可以用电场线表示。
磁场的概念和性质
总结词
描述磁场的基本特性和表现
详细描述
磁场是由磁体或电流产生的场，其特性表现为对磁体的吸引或排斥作用，以及电流在磁场中的受力。磁场具有方 向性，可以用磁感线表示。
发电机的应用
发电机的工作原理
发电机利用电磁感应原理，将机械能转换为电能。发电机 通常由转子产生磁场，定子绕组切割磁力线产生感应电动 势，从而输出电能。
发电机的种类
发电机的种类繁多，包括水力发电、火力发电、风力发电 、太阳能发电等。不同类型的发电机适用于不同的能源和 场景。
发电机的维护与保养
为了确保发电机的正常运行和延长使用寿命，需要定期进 行维护和保养，包括检查机械部件、清理灰尘和油污、更 换磨损部件等。
电和磁教ppt课件
目录
CONTENTS
• 电和磁的基本概念 • 电场和磁场 • 电流和电磁感应 • 电和磁的实验 • 电和磁的应用实例 • 电和磁的未来发展
01 电和磁的基本概念
电和磁的定义
大学物理——第11章-恒定电流的磁场
单 位：特斯拉（T） 1 T = 1 N· -1· -1 A m 1 特斯拉 ( T ) = 104 高斯( G )
3
★ 洛仑兹力 运动的带电粒子，在磁场中受到的作用力称为洛仑兹力。
Fm q B
的方向一致； 粒子带正电，F 的指向与矢积 B m 粒子带负电，Fm的指向与矢积 B的方向相反。
L
dB
具体表达式
?
5
★ 毕－萨定律
要解决的问题是：已知任一电流分布 其磁感强度的计算
方法：将电流分割成许多电流元 Idl
毕－萨定律：每个电流元在场点的磁感强度为：
0 Idl r ˆ dB 4 πr 2
大 小： dB
0 Idl sin
4 πr
2
方 向：与 dl r 一致 ˆ
整段电流产生的磁场：
r 相对磁导率
L
B dB
8
试判断下列各点磁感强度的方向和大小？
8
7
6
R
1
1、5 点 ：
dB 0
0 Idl
4π R 2
Idl
2
3、7 点 ： dB 2、4、6、8 点 ：
3 4
5
dB
0 Idl
4π R
sin 450 2
9
★ 直线电流的磁场
29
★ 磁聚焦 洛仑兹力
Fm q B （洛仑兹力不做功）
与 B不垂直
//
// cosθ
sin θ
m 2π m R T qB qB
2πm 螺距 d // T cos qB
大学物理：电磁学PPT
N F4
O
F2 B
en
M,N F1
O,P B
F2
en
l1 l1 M F1 sin F2 sin Il2 B l1 sin ISB sin 2 2 M IS B m B 线圈有N匝时 m NIS
2 电流元的磁场
dB
P *
I
Idl
0 Idl dB er 2 4 r
——毕奥-萨伐尔定律
r
3
磁场的叠加原理
B Bi
i
B dB
例 1： 判断下列各点磁感强度的方向和大小.
1 8 2Βιβλιοθήκη dB 0 1、 5 点 ：
7
Idl
R
6 5 4
例 5：
一半径为R，均匀带电Q的薄球壳。 求球壳内外任意点的电场强 度。
0 r R 如图，过P点做球面S1 E dS E dS 0 E 0
S1 S1
r
P
+ + +
+
S +1
O
如图，过P点做球面S2 rR E dS E dS Q / 0
rB
(electric potential )
点电荷电场 中的电势:
V
Q 40 r
电势的叠加 原理:
V Vi
i
点电荷电场中常取 无穷远处为电势零点
点电荷的电场线和等势面：
两平行带电平板的电场线和等势面：
+ + + + + + + + + + + +
2022-2023学年高二物理课件：磁场习题
IB IA
结束 目录
解：
BA
=
NA m 0IA 2RA
=
10×10×4π×10-7
2×0.2
=31.4×10-5 T
BB
=
NB m 0IB 2RA
=
20×5×4π×10-7
2×0.1
=6.28×10-5 T
B = BA2 +BB2 =7.0×10-4 T
q
=
arc
tg
Ba BB
=
26.60
结束 目录
B2
=
4mπ0
I
dl sin900
R2
= 4πm R0I 2
π0Rd l
=
m 0I 4R
πR =4l
lR=π4
2l
l
lI
P1 (a)
B1 = B2
22πm l0I
×4m
R 0I
=
82
π2
l
I
P1 (b) 目录
11-3 一密绕的圆形线圈，直径是0.4 m，线圈中通有电流 2.5A 时，在线圈中心 处的 B =1.26×10-4 T。问线圈有多少匝？
B= By = dBy cosq
=
2πm 0xIb
dy
sec 2q
结束 目录
B= By = dBy cosq
=
2πm 0xIb
dy
sec 2q
y = xtgq dy = x sec 2q dq
B=
2πm 0xIb
dy
sec 2q
π =
m0I 2b
dq arctg b 2x arctg b
2x
=
πm 0bI
arctg
结束 目录
解：
BA
=
NA m 0IA 2RA
=
10×10×4π×10-7
2×0.2
=31.4×10-5 T
BB
=
NB m 0IB 2RA
=
20×5×4π×10-7
2×0.1
=6.28×10-5 T
B = BA2 +BB2 =7.0×10-4 T
q
=
arc
tg
Ba BB
=
26.60
结束 目录
B2
=
4mπ0
I
dl sin900
R2
= 4πm R0I 2
π0Rd l
=
m 0I 4R
πR =4l
lR=π4
2l
l
lI
P1 (a)
B1 = B2
22πm l0I
×4m
R 0I
=
82
π2
l
I
P1 (b) 目录
11-3 一密绕的圆形线圈，直径是0.4 m，线圈中通有电流 2.5A 时，在线圈中心 处的 B =1.26×10-4 T。问线圈有多少匝？
B= By = dBy cosq
=
2πm 0xIb
dy
sec 2q
结束 目录
B= By = dBy cosq
=
2πm 0xIb
dy
sec 2q
y = xtgq dy = x sec 2q dq
B=
2πm 0xIb
dy
sec 2q
π =
m0I 2b
dq arctg b 2x arctg b
2x
=
πm 0bI
arctg
大学物理第二部分电磁场与电磁学之第11章 电磁感应
vB
v
11-2 动生电动势和感生电动势
方法二 作辅助线，形成闭合回路CDEF
m B dS
S
ab
a
i
0 Ix a b ln 2 a d m
dt
0 I xdr 2r
I
方向
DC
v
X
C
D
0 I a b dx ( ln ) 2 a dt 0 Iv a b ln 2 a
11-2 动生电动势和感生电动势
动生电动势的公式 非静电力 Fm e( v B ) Fm vB 定义 E k 为非静电场强 E k e 由电动势定义 i Ek dl
运动导线ab产生的动生电动势为
i
a Ek dl ( v B ) dl
L
11-2 动生电动势和感生电动势
平动
计 算 动 生 电 动 势 分 类 均匀磁场 转动 非均匀磁场
方 法
i
i
b
d m dt
a
(v B) dl
11-2 动生电动势和感生电动势
均匀磁场
例 已知: v , B , , L 求: 解： d ( v B ) dl
a
f
感应电流
产生
阻碍
导线运动
v
感应电流
b
产生 阻碍
磁通量变化
11-1 电磁感应的基本定律
判断感应电流的方向：
1、判明穿过闭合回路内原磁场 的方向； 2、根据原磁通量的变化 , 按照楞次定律的要求确定感 应电流的磁场的方向； 3、按右手法则由感应电流磁场的 方向来确定感应电流的方向。
高三一轮复习磁场第1讲磁场磁场对电流的作用ppt课件
8-1-3 所示.a、b 和 c 三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线
上，且到相应顶点的距离相等.将 a、b 和 c 处的磁感应强度大
小分别记为 B1、B2 和 B3.下列说法正确的是(
)
图 8-1-3
A.B1＝B2＜B3 B.B1＝B2＝B3 C.a 和 b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于 纸面向里
Ⅰ 题型既有选择题，又有计算题.复习时要 Ⅱ 侧重对基本概念和规律的理解.
2.高考中常把磁场和其他知识综合起来 Ⅰ 考查，比如导体棒在安培力作用下的平 Ⅱ 衡和加速问题、导体棒切割磁感线产生
7. 带电粒子在匀强磁场中的 运动
8.质谱仪和回旋加速器
Ⅱ 感应电动势的问题等. 3.带电粒子在有界场、混合场中的运动
式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度.两弹簧各自再伸长 了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得
2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F ③ 由欧姆定律有 E＝IR ④ 式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻 联立①②③④式，并代入题给数据得 m＝0.01 kg.
考点解析
考点 1 对磁感应强度 B 的理解 磁感应强度的理解
4.匀强磁场：磁感应强度大小处处______相__等____、方向处 处____相__同______的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁 极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平 行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.
考点 2 电流的磁效应 磁场对电流的作用 1.电流的磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周 围存在磁场，可用安培定则(即右手螺旋定则)判断电流的磁场 方向.
2.(2014 年新课标Ⅰ卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受 的安培力，下列说法正确的是( )
大学物理第11章习题课选讲例题
为： （ ）
(1) B1 0 , B2 0
I B1
(2)
B1 0 , B2 2
20I
πl
a
I
b
(3)
B1 2
20I
πl
,
B2
0
B2
cd I
(4) B1 2
20I
πl
,
B2
2
20I
πl
例 如图，流出纸面的电流为 2I ，流进纸面的电
流为 I ，则下述各式中哪一个是正确的? （）
每一无限长直线电流在 O 点
的磁感强度 B B1 B2 B3 B4
B 0I 0I
2π 2l 2 2πl
B0 4Bcos45
2R
解：dN = π N2dq
dB =
0I y 2 2(x 2+y 2)3
dN
2
=π(
0 NI x 2+
y y
2
2 )3
2
dq
=π(R2c0oNsI2qR+2cRo2ssi2qn2q )3 2 dq
=
0NI
πR
cos 2q dq
B=
0NI
πR
π
2 0
cos 2q dq
=
0NI 4R
（A）2倍 （B）4倍 （C）1/2倍 （D）1/4倍
例 在均匀磁场中，有两个平面线圈，其面积 A1 =
2A2，通有电流 I1 = 2I2，它们所受到的最大磁力矩之比
M1 / M2等于
（A）1
（B）2
（C）4
（D）1 / 4
例：电流均匀地流过宽度为 b 的无限 长平面导体薄板，电流为 I ，沿板长方向流 动。求：
(1) B1 0 , B2 0
I B1
(2)
B1 0 , B2 2
20I
πl
a
I
b
(3)
B1 2
20I
πl
,
B2
0
B2
cd I
(4) B1 2
20I
πl
,
B2
2
20I
πl
例 如图，流出纸面的电流为 2I ，流进纸面的电
流为 I ，则下述各式中哪一个是正确的? （）
每一无限长直线电流在 O 点
的磁感强度 B B1 B2 B3 B4
B 0I 0I
2π 2l 2 2πl
B0 4Bcos45
2R
解：dN = π N2dq
dB =
0I y 2 2(x 2+y 2)3
dN
2
=π(
0 NI x 2+
y y
2
2 )3
2
dq
=π(R2c0oNsI2qR+2cRo2ssi2qn2q )3 2 dq
=
0NI
πR
cos 2q dq
B=
0NI
πR
π
2 0
cos 2q dq
=
0NI 4R
（A）2倍 （B）4倍 （C）1/2倍 （D）1/4倍
例 在均匀磁场中，有两个平面线圈，其面积 A1 =
2A2，通有电流 I1 = 2I2，它们所受到的最大磁力矩之比
M1 / M2等于
（A）1
（B）2
（C）4
（D）1 / 4
例：电流均匀地流过宽度为 b 的无限 长平面导体薄板，电流为 I ，沿板长方向流 动。求：
大学物理 第十一章 电流与磁场
2） 提供非静电力的装置。
A
E
B
Ek
凡电源内部都有非静电力，
U
非静电力使正电荷由负极经电源内部到达正极。
A
UB
引入：非静电场强
Ek
=
单位正电荷所受的非静电力。
Ek E
Fk qEk
2 电动势ε
A非
L qEk
dl
内
qEk
dl
qEk 外
dl
内 qEk
dl
★ 结论：当电荷在闭合电路中运动一周时，只有非静电力做功
右手法则，dB (
Idl
r
)
(11-29)
2. 载流导线的磁场
B
l
0 4
Idl r0
r2
（矢量积分） (11-30)
方向判断练习
• dB
r
Idl
dB
r
Idl
r
Idl
dB
dB
r
Idl
•
二、毕 - 沙 定律 的应用（重点 计算B的方法之一）
1. 一段直电流的磁场
I
讲义 P.324 例 11-1
一 磁现象 磁场 — 运动电荷周围存在的一种物质。
1. 运动电荷 电流
磁场；
2. 磁场可脱离产生它的“源”独立存在于空间；
3. 磁力通过磁场传递，作用于运动电荷或载流导线；
4. 磁场可对载流导线做功，所以具有能量。
演示磁场电流相互作用
I
SN
二、磁感应强度 B
1. 实验结果
z
F
B
F q, v, B, sin
五、欧姆定律 (Ohm’s law)
R是与U 和I 无关的常量。
I U R
A
E
B
Ek
凡电源内部都有非静电力，
U
非静电力使正电荷由负极经电源内部到达正极。
A
UB
引入：非静电场强
Ek
=
单位正电荷所受的非静电力。
Ek E
Fk qEk
2 电动势ε
A非
L qEk
dl
内
qEk
dl
qEk 外
dl
内 qEk
dl
★ 结论：当电荷在闭合电路中运动一周时，只有非静电力做功
右手法则，dB (
Idl
r
)
(11-29)
2. 载流导线的磁场
B
l
0 4
Idl r0
r2
（矢量积分） (11-30)
方向判断练习
• dB
r
Idl
dB
r
Idl
r
Idl
dB
dB
r
Idl
•
二、毕 - 沙 定律 的应用（重点 计算B的方法之一）
1. 一段直电流的磁场
I
讲义 P.324 例 11-1
一 磁现象 磁场 — 运动电荷周围存在的一种物质。
1. 运动电荷 电流
磁场；
2. 磁场可脱离产生它的“源”独立存在于空间；
3. 磁力通过磁场传递，作用于运动电荷或载流导线；
4. 磁场可对载流导线做功，所以具有能量。
演示磁场电流相互作用
I
SN
二、磁感应强度 B
1. 实验结果
z
F
B
F q, v, B, sin
五、欧姆定律 (Ohm’s law)
R是与U 和I 无关的常量。
I U R
电机学课件第11章旋转电机交流绕组的电势和磁势
至槽的另一壁的漏磁通
端部漏磁通：匝联绕组端部的漏磁通
谐波漏磁通：谐波磁势会产生谐波磁通。电机正常运转时，谐波磁通 不会产生有用的转矩。尽管谐波磁通也能同时匝链定子和转子绕组， 也将其归入漏磁通。
漏电抗:漏磁通在定子绕组中感应漏磁电势,用漏抗压降表示: E1 jX1I1
转子绕组通过电流时，也会有漏磁通。对应的漏抗电势: E2jX2I2
三、影响漏电抗大小的因素
漏电抗对电机的性能有很大的影响。
电抗公式:
X2 fL2 fN 2 fNN i2 fN 2
i
i m m
即 电流频率、绕阻匝数、漏磁路的磁阻是决定漏磁通大小的主要因素。
比如，槽口宽则槽口漏磁通小；匝数多时，则端部漏磁通增大较多。
第11章 旋转电机交流绕组的电势和磁势
内容提要
❖旋转磁场是交流电机工作的基础。 ❖在交流电机理论中有两种旋转磁场：
(1)机械旋转磁场（二极机械旋转磁场，四极机械旋转磁场） (2)电气旋转磁场（二极电气旋转磁场，四极电气旋转磁场）
❖通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场。 ❖三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在电机的气隙空间 产生电气旋转磁场。 ❖两种旋转磁场尽管产生的机理不相同，但在交流绕组中形成电磁感 应的效果是一样的。 ❖交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。
总串联匝数
N1
2 pqN y a
双层绕组要考虑到短距系数: E p 4 .4 4 f1 N 1 k q k y 1 4 .4 4 f1 N 1 k w 1
绕组系数：kw1= ky kq
5.本节小结：
❖正弦分布的以转速n1旋转的旋转磁场，在三相对称交流绕组中会感应 出三相对称交流电势。 ❖感应电势的波形与磁场分布波形相同，为正弦波。 ❖感应电势的频率为 f = pn/60（Hz） ❖每相电势的大小为 Ep1 =4.44 f N1Φ1Kw1 ❖绕组系数:kw1= ky kq, kq= sin(qα/2) / (q sinα/2) ,ky= cosβ/2
端部漏磁通：匝联绕组端部的漏磁通
谐波漏磁通：谐波磁势会产生谐波磁通。电机正常运转时，谐波磁通 不会产生有用的转矩。尽管谐波磁通也能同时匝链定子和转子绕组， 也将其归入漏磁通。
漏电抗:漏磁通在定子绕组中感应漏磁电势,用漏抗压降表示: E1 jX1I1
转子绕组通过电流时，也会有漏磁通。对应的漏抗电势: E2jX2I2
三、影响漏电抗大小的因素
漏电抗对电机的性能有很大的影响。
电抗公式:
X2 fL2 fN 2 fNN i2 fN 2
i
i m m
即 电流频率、绕阻匝数、漏磁路的磁阻是决定漏磁通大小的主要因素。
比如，槽口宽则槽口漏磁通小；匝数多时，则端部漏磁通增大较多。
第11章 旋转电机交流绕组的电势和磁势
内容提要
❖旋转磁场是交流电机工作的基础。 ❖在交流电机理论中有两种旋转磁场：
(1)机械旋转磁场（二极机械旋转磁场，四极机械旋转磁场） (2)电气旋转磁场（二极电气旋转磁场，四极电气旋转磁场）
❖通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场。 ❖三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在电机的气隙空间 产生电气旋转磁场。 ❖两种旋转磁场尽管产生的机理不相同，但在交流绕组中形成电磁感 应的效果是一样的。 ❖交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。
总串联匝数
N1
2 pqN y a
双层绕组要考虑到短距系数: E p 4 .4 4 f1 N 1 k q k y 1 4 .4 4 f1 N 1 k w 1
绕组系数：kw1= ky kq
5.本节小结：
❖正弦分布的以转速n1旋转的旋转磁场，在三相对称交流绕组中会感应 出三相对称交流电势。 ❖感应电势的波形与磁场分布波形相同，为正弦波。 ❖感应电势的频率为 f = pn/60（Hz） ❖每相电势的大小为 Ep1 =4.44 f N1Φ1Kw1 ❖绕组系数:kw1= ky kq, kq= sin(qα/2) / (q sinα/2) ,ky= cosβ/2
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rˆ 相互垂直
所以
p
dB
在
Idl
r
2
组成的平面内
且垂直
r
由此可知
dB
0Idl
4πr2
第三步：根据坐标 写分量式
y
Idl rˆ
R I
o
Idl
r
组成的平面
dB
r
x
.d
d BPx
B
yz
x
z
dB
0Idl
4πr2
dBxdBsin40 πIrd2lR r
dByzdBcos
第四步：考虑所有电流元在P点的贡献
解：将半圆形无限长载流dI d
pR p
轴线上p点的磁感应强度为：
dB2p0RdI=2p02IRd
B 0 I
2π a
方向在与圆柱轴线垂直的X-Y平面内， 与Y轴夹角为θ
dBx
dBsin
0I 2p 2R
sin,
dBy
dBcos
0I 2p 2R
cos.
分析影响接地电阻的关键因素:
I
r
I
r 4πr2
dr
1
4πr
I a
4πa r
U a r
大地
h
a. r
a r
当r =10a 时， a - r = 0.9 U，
即 90 % 的电势降落在 r =10a 的范围内 故改善接地点附近的电阻 是减小整个接地
电阻的关键
例2-1：在一直导线MN中通以电流I，求距此导
·离中心越近(b越小)，“跨步”越大(c越大)，则 U越大。
例1-5： 如图示
I
已知：大地的 ，h >> a 。 大地
求： 接地电阻 R
解：E Jh J 4π4Ira π2I rrˆ2J 球 rˆ 对导称 体球a .a r
h
Ua aEdr
a
I
4πr2
dr
I
4πa
R U I
1
4πa
（一般 R 10 -2 ）
A、B为引出端，环形碳膜总张角为，电流沿圆周
曲线流动。求：A、B 之间的电阻？
解： A、B 间电阻可视为由若
干不同长度而截面相同的电阻并
r2 r1
联而成。电导为：
A
B
dGdlStdrr
Gr1 r2tdrrt lnrr1 2
R 1 l nr1 G t r2
例1-3：长为a半径为R1、R2的金属圆筒内、外缘 电势差为U，电阻率为 ，求圆筒的径向电流。
解：(1)接地电阻
·将地分为一层层薄半球壳 ·任取一层(半径 r、厚dr)，
其电阻为
dR阻 =
dr 2pr2
接地电阻
R阻
dR阻 R2pdrr2
2pR.
(2)跨步电压
I
b R
c
··
AB
R
r dr
·地中r处的电流密度 j =
E
·地中r处的场强 ·A、B两点跨步电压
I
2p r2
E
E=
I
2pr2
U A BEdlbb c2pIr2dr=2pI[b(b c c)].
R1
rdr
j
R2
a
解1：取半径r和r+dr作两个圆柱面 dR dr
柱面面积为S=2pra，柱面间电阻为
2πra
径向总电阻为 RdRR 2dr ln R 2 R 1 2πra2πa R 1
由欧姆定律 得径向电流
I U Rl2nπR a2U /R1
解2：由对称性知，圆柱面上各点的电流密度 j
p
2
• 各电流元产生的磁感强度方向相同 l
• 中垂线上半部分电流与中垂线下半部分 电流各提供1/2的磁感强度
• 无限长和半无限长载流导线
B P
必然 结果
B半无限
1 2
B无限
补例2-1. 在半径R=2cm的无限长的半圆形金属薄片中， 有电流I=6A自下而上的通过，如图求
圆柱轴线上任一点的磁感应强度。
第十一章 电流和恒磁场 例题
§11-1 恒定电流条件和导电规律 §11-2 磁场和磁感应强度 §11-3 毕奥萨伐尔定律 §11-4 磁场的高斯定理和安培环路定理 §11-5 磁场对电流的作用 §11-6 带电粒子在磁场中的运动 §11-7 磁介质的磁化
例1-1：一块扇形碳制电极厚为t，电流从半径为
B
0I
4πa
2 s i n d
1
0I
4πa
(cos1
cos2 )
N
Idl l
O
I 1
r
a
P
2
×P
M
无限长载流直导线，1=0，2=p，距离导线
a处的磁感应强度为
B
0
2I
4π a
直电流磁场的特点
1)场点在直电流延长线上
Idl rˆ 0 B0
IP
B4 π0a I(cos1cos2)
2)长直载流导线中垂线上一点
r1的端面S1流向半径为r2 的端面S2 ，扇形张角为，
求：S1和S2之间的电阻。
解：dRdl dr
dS rt
S2
R r2 dr
r1 rt
R ln r2
S1
t
r1
r2
t r1
dr 平行于电流方向，dS 垂直于电流方向。
例1-2： 碳膜电位器中的碳膜是由蒸敷在绝缘基
片上的厚为t ，内外半径分为r1、r2 的一层碳构成的。
y
Idl rˆ
R I
o
Idl
r
组成的平面
dB
r
x
.d
d BPx
B
yz
x
z
BxIdBsinI 40 πIrd2lR r 4π 0Ir3R Idl
0 IR 2 2r3
由对称性可知 每一对对称的电流元在P点的 磁场垂直分量相互抵消 所以
线为a的点P处的B。从导线两端M和N到点P的连
线与直导线之间的夹角分别为 1和 2 。
N
解：在距点O为l处取电流元Idl，
Idl在点P产生B，方向垂直于纸面 Idl
向里
l O
dB
0Idl sin
4pr2
I 1
r
a
P
2
×P
Is indl
M
BdB
0
4πr2
l =acot(p)= -a cot，
r =acsc ，dl=acsc2d
大小相等方向沿径向向外，通过半径r 的柱面S 的
电流为： I jdS j2πra j2π Ira
由欧姆定律微分形式 求圆筒的电场分布为
Ej
I
2πra
j E
圆筒内外缘
的电势差为
U E dr I R 2dr Iln R 2
2πaR 1 r 2πa R 1
径向电流为
I
l
2πaU
nR2 / R1
[例1-4]求半球形接地器的接地电阻 和跨步电压。
所以：
Bx
p
0
2p02IRsind
0I p 2R
By
dBy
p
0
0I 2p 2R
cosd
0
P点合磁感应强度为： BBxp20R I=6.3710-5T.
方向沿水平X正方向。
例2-2 圆电流轴线上任一点的磁场 圆电流的电流强度为I 半径为R 建如图所示的坐标系 设圆电流在yz平面内 场点P坐标为x y
R I
x.
o
P
x
z
y
Idl rˆ
R I
o
Idl
r
组成的平面
dB
r
x .P
x
z
解：第一步：在圆电流上任取一电流元 Idl
由毕－萨定律 知其在场点P产生的磁感
强度
dB0Idlrˆ
4πr2
第二步：分析各量关系
明确
dB
的方向和大小
y
Idl rˆ
R I
o
Idl
r
组成的平面
dB
r
x .P
x
z
Idl