第二节磁场及电磁感应资料

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2020年10月10日星期六
第二节 磁场及电磁感应
磁现象与电现象是相互联系的,一切磁 场现象都起源于电流。
一、磁铁和磁场
在一根永久磁铁周围的空间中放一支能自 由旋转的磁针,则磁针将以一定方向对着磁铁。 若将磁铁拿开,则磁针就转回到它原来的位置。 由此可知,在磁针上作用着某种作用力,这种 力叫磁力。
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由Ф = BS可知, 磁感应强度为:
B S
B:穿过单位面积的磁力线根数。
所以在数值上,磁感应强度B可以看成是与 磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通量。故 磁感应强度B也可认为是该面积中的磁通密度。
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二、磁导率与磁场强度
磁场的大小不仅与载流导线的电流及导体的 形状有关,而且与磁场内介质有关。
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对于载流线圈的磁场,则四指的螺旋方向为 电流方向,伸直的大拇指的方向为磁场方向。也 可用右手握住线圈,伸直拇指,则四指所指的方 向为电流方向,大拇指所指的方向就是线圈内磁 场的方向。
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4、磁感应强度与磁通量
载流导线在磁场中受到磁场力的作用,实践证明:
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r
0
式中,相对磁导率µr是没有量纲的比值。µ0 为真空磁导率,实验确定 µ0=4π×10 -7H/m,空 气的磁导率与真空基本一样,故自由空间与真空
的相对磁导率为1。
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r
0
r 1,则称为磁性材料
r 1,则称为非磁性材料
目前常用铁磁(性)物质的导磁系数比真
绝对磁导率:用符号“µ”表示,简称磁导率。 真空中的磁导率:用符号“µ0”表示。
相对磁导率:用符号“µr”表示。
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磁导率的单位是亨/米(H/m)。亨(H )是电感
的单位。磁导率“µ”,相对磁导率“µr”,真空磁 导率“µ0”的关系式为:
r 0
(1-26)
r
0
上式的物理意义是:在其他条件相同的情况 下,介质中的磁感应强度是真空中的多少倍。
磁场是一种物质形态,储藏有一定的能 量,对磁针或载流导线具有一定的作用力。
1、磁体基本性质
能够吸引铁屑或铁块的物体叫磁体,俗称磁铁。 磁铁的性质如下: 1、吸铁性。磁体能吸引钢、铁、镍、钴等物 质,但不能吸引铜、铝、铅等物质。
2、具有南北两个磁极,即N极(北极)和S极(南 极)。磁铁端部磁性最强,越接近中部磁性越弱。
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3、右手螺旋定则
磁场的方向与电流的方向有着一定的关系, 这个关系用右手螺旋定则来决定。对长直载流 导线的磁场,右手四指螺旋旋转的方向表示磁 力线方向,大拇指的方向为电流方向。为了帮 助记忆这个定则,可以用右手握住导线,伸直 拇指使拇指指向电流的方向,则四指所围绕的 方向就是磁场的方向。
磁场强度反应了磁场本身的强度,与介 质无关。
在实用单位制中,磁场强度的单位是 安培/米(A/m)。
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三、磁场对载流导体的作用与左手定则
空的导磁系数要大得多。它们往往是µ0的几倍、 几万倍,甚至几百万倍。
2、磁场强度
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磁场中某点的磁感应强度与磁导率的比值, 就是该点的磁场强度。用符号“H”表示。
根据定义磁场强度为:
HB
(1-27)
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即同样的导线,通过同样的电流,在同一 相对位置的某一点来说,如果磁介质不同,就 有不同的磁感应强度,但有相同的磁场强度。
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3、不可分割性。N、S极必定同时存在,将一根 条形磁铁分割成任意小段,则每段都会自成一块 具有南北的小磁铁。没有单独存在的单个磁极。
4、磁极间的相互作用。磁极间有相互作用力, 其规律是同性磁极相斥,异性磁极相吸。
5、磁化。使原来没有磁性的物体得到磁性叫磁 化。铁磁性材料放在磁体近旁能被磁化。被磁化 的物体移离磁体后,还能保留一些磁性,叫剩磁。
1、磁导率(导磁系数) 为了对不同磁介质的性质有一个较清楚的认
识,可把各种磁介质内的磁感应强度与真空中磁 感应强度,在其它条件相同的情况下加以比较。
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某些磁介质内的磁感应强度比在真空中大一 些,而在另外一些磁介质内就比真空中小一些, 这是由于不同磁介质具有不同的磁性能。
表征磁介质磁性能的物理量,叫做磁导率 (或导磁系数),磁导率可分为绝对磁导率和 相对磁导率。
I
磁场,其磁力线具有同心
圆形的形状,环绕着导线。
离导线越近,磁力线分布
越密,离导线越远,磁力
线分布越稀疏。
长直载流导线磁力线分布
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长直导线周围的磁力线:
电流 流入 纸面
电流 流出 纸面
×
(a)电流流入纸面 (b)电流流出纸面
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用磁力线描述磁场的分布,要求磁力线上每 一点的切线都与该点的磁场方向一致,磁力线都 是闭合曲线。磁力线的疏密程度,反映了磁场中 各点的磁场的强弱。
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2、、磁力线
磁力线就是用来描述磁场结构的一组曲线。 磁力线上某点的切线方向是该点磁场方向。
南极:用S表示 北极:用N表示
S
N
一根条形磁铁的磁力线
在磁铁的外部,磁力线的方向总是从N极出 发回到S极,而在内部磁力线则是由S极到N极。
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长直载流导线周围的
磁感应强度是一个矢量(即有大小和方向的 量),它与产生该磁场的电流方向之间的关系满 足右螺旋定则。
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在均匀磁场中,磁感应强度B与垂直于磁 场方向的面积S的乘积,称为通过该面积的磁 通量,用符号Ф表示。(垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。)
Ф = BS
(1-25)
磁通的单位称韦伯,用符号(Wb)表示。
这个作用力的大小与载流导线上通过电流的 大小及载流导线处于磁场中的长度成正比。
以同一载流导线处于不同磁场或处于同一磁 场的不同位置时,受到的磁场力的大小与方向都 不相同,这说明:
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磁场力的大小与方向和磁场的强度与方向有关。
描述磁场的强度与方向的物理量叫磁感应强 度,用符号B表示。磁感应强度B的单位为特斯 拉,用符号T表示。
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