4-1-1磁场及其基本物理量
教案4-1磁场(电工基础第六版)
教学主题 内容 授课班级 授课日期 出勤情况 纪律情况
教
学
4-1 磁场
高电 231
计划学时 4 课时
知识要点
1、磁场与磁感线 2、电流的磁效应 3、磁场中的主要物理量
技能要点
态度
磁场的基本概念、电 培养学生专业兴趣和严谨 流的磁效应、右手螺 的职业素养，给他们一个基 旋定则（安培定则）、 磁感应强度与磁通量 础知识的正确认知 与磁导率
3、安培定则 安培定则，也称为右手定则，是物理 学中关于磁场和电流之间相互作用 的重要法则。该定则由法国物理学家 安培提出，是电磁学中一个重要的概
授课 时间 步骤 分配
教学内容
教师活动 学生活动 教学过 程记录
念。安培定则主要涉及到两个方面的
内容：右手螺旋定则和右手定则。本
文将详细介绍这两个方面的原理和
目
的
教学重点
磁场与磁场中的物理量、电流的磁效应
教学难点
安培定则、磁感应强度、磁通、磁导率
书本、视频、课件 教学资源
教学后记
授课 步骤
课程 导入
时间 分配
10 分 钟左 右
教学内容
教师活动
问答互动
点名、抽查学生预习情况
做题引入
今天要学
习的内容
1、磁场与磁场线
当两个磁极靠近时，它们之间会发生
相互作用:同名磁极相互排斥，异名
由 N 极指向 S 极，在磁体内部由 S 极 讲 解 今 天
指向 N 极。而磁感线的疏密程度则形 的知识点
象地表现了各处磁场的强弱。书图
听讲、思
4-1 所示为蹄形磁铁的磁感线。图
考、跟着
教 学 75 分 4-2 所示为条形磁铁的磁感线。
电工基础四：磁路与变压器
（2）硬磁材料：
磁滞回线较宽，比 如碳钢等。
一般用来制造永久 磁铁。
（3）矩磁材料：
磁滞回线接近矩形， 比如铁氧体材料。一 般用于计算机或控制 系统中的记忆元件。
B
B
B
H
H
H
§3 磁路及磁路的基本定律
1 磁路
i
u
s
： 主磁通 s ：漏磁通 i ：励磁电流
在铁芯线圈中，铁芯是由高导磁率的材料作成的。当线圈通有电流时，磁通的绝大部分通过铁
磁导率的单位
亨/米（H/m）
一般将其它任意一种物质的磁导率与真空的磁导率 0作比较，定义
r= /0
r 称为相对磁导率
自然界的物质按磁导 率的大小，分为磁性 材料和非磁性材料。
非磁性材料：≈0 、r≈ 1 磁性材料： >>0 、r >>1
4 磁场强度H
磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，它也 是一个矢量。
§6 电磁铁
电磁铁是自动控制系统中广泛应用的一种执行元件。它是利用 通电的铁心线圈产生电磁吸力吸引衔铁，使衔铁运动而作功。
电磁
铁的结构 型式很多， 但都由铁 心、线圈 和衔铁三 部分组成， 它们的工 作原理也 都相同。
衔铁 线圈 铁心
电磁铁按励磁电流的不同分直流电磁铁和交流电磁铁两类。
1 直流电磁铁 直流电磁铁的电磁吸力为：
（1）当铁芯材料为铸铁时，
由磁化曲线可查得： I
Hl
9000 0.45
13.（5 A）
B=0.9T→H=9000A/m N
300
（2）当铁芯材料为硅钢片时，
由磁化曲线可查得： I
Hl
260
0.45
磁路与磁路的欧姆定律
1、什么是电路
知识回顾
电流流通的路径
2、电路欧姆定律、电阻定律?
3、磁感应强度的公式？
二、磁路
1、概念：磁通所通过的路径称为磁路。 有分支磁路
无分支磁路
2、磁路组成：线圈、铁芯物质做 成的芯子。
4.导磁 系数μ
描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 r
r
0
无量纲
0
真空导磁系数
#
8-1
第一节 磁路的基本概念和定律
二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁磁路欧路姆欧定姆律定律基尔霍夫定律 安培环路定律 磁路欧姆定律
安培环磁路与 安路定电培欧路律环姆类H磁路定似d路定,安律磁l欧律路培磁姆安也环I路定有培路欧各律环磁定种沿在姆路路律定任这定定欧律磁一闭律律姆路闭合磁定欧合路路律姆路径欧定径内姆律各,H定电的律流线的积代分数等和于包围 磁路欧姆定律
例题：铸钢圆环上绕有线圈800匝,通有2A电流，环
平均周长为0.5m，截面积3.25×10-4m2,求线
圈磁动势、磁阻和磁通。（硅钢片的磁导率 为7500H/m
Fm NI
Rm
l S
Fm Rm
几点说明：
1. 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。
l Rm S
2. 很大，但不是常数，因此 Rm 也不是常数。所以磁
#
8-3 三、交流电磁铁
铁心
交流电磁铁也是一种电磁器件,结构 形式与直流电磁铁类似。在工业部 门应用极为广泛。如冶金工业中用 于提放钢材的电磁吊车；夹持工件 的电磁工作台；传递动力的电磁离 合器；液压传动中的电磁阀；交流 接触器及接触器等。
电工基础磁与电
电工基础(第3版）
*4.5.3 右手定则
右手定则：伸出右手，让大拇指与四指在同一平面内， 大拇指与四指垂直，磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导 体运动方向，四指所指的方向，就是感应电流的方向。
电工基础(第3版）
4.6 自感与互感
◎认识自感现象，说出电感的意义，写出磁场能的 表达式。 ◎知道常用电感器的类型，熟悉常用电感器的符号 功能和 典型应用。 ◎熟悉常用电感器的型号，会识别电感器的主要参 数。 ◎认识互感现象和涡流。
电工基础(第3版）
第4章 磁与电
知识目标
• 了解磁场的基本知识，理解磁场、磁感线、磁感应强度、磁通、 磁导率、磁场强度的基本概念。
• 理解电流的磁效应和安培定则，理解电磁力和左手定则。 • 理解电磁感应现象和电磁感应定律，理解右手定则。 • 知道常用电感器的类型，熟悉常用电感器的型号，会识别电感
器的主要参数。
电工基础(第3版）
3.磁场能
线圈中储存的磁场能量与通过线圈的电流的 平方成正比，与线圈的电感成正比。
电工基础(第3版）
4.6.2 电感器
电感器用绝缘导线绕成一匝或多匝以产生一定自感量的 电子元件，常称电感线圈，简称线圈。
电感器是用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件，也是电 子电路中常用的元器件之一。它在电路中用字母“L”表示。 电感器在电子线路中应用广泛，主要作用是对交流信号进行 隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路，实现振荡、 调谐、耦合、滤波、延迟、偏转等。
μ0 = 4π×10–7H/m
表4.1 常见铁磁物质的相对磁导率
电工基础(第3版）
4.2.4 磁场强度
磁场中各点的磁感应强度B 与磁导率μ 有关，计算比 较复杂。为方便计算，引入磁场强度这个新的物理量来表 示磁场的性质，用字母H 表示。磁场中某点的磁场强度等 于该点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值
磁场和磁场强度
a
I
∵ Id l // r , Id l × r = 0 ∴ B = 0 P
例2:一正方形载流线圈边长为 b,通有电流为 I,求正 : 通有电流为 , 方形中心的磁感应强度 B. . 解:o 点的 B 是由四条载流边分别 产生的,它们大小,方向相同, 产生的,它们大小,方向相同, θ2
B= B1+ B2+ B3+ B= 4B1 4
I
dI dx
I 电流元电流 dI = dx a 0dI 0 Idx dB = = 2πx 2πax
B = ∫ dB =
a +b
o
x
b a
x
∫
b
0 Idx 0 I a + b = ln 2πa b 2πax
13
例4:一载流圆环半径为 :一载流圆环半径为R Idl 通有电流为 I,求圆环轴 , 线上一点的磁感应强度 B. . R 解:将圆环分割为无限 I o 多个电流元; 多个电流元; 电流元在轴线上产生 的磁感应强度 dB 为:
∴dB =
o
2 [R2 + (x l)2 ]32
统一变量: 统一变量: x l ∵
= Rctgβ R ∴dl = dβ 2 sin β
sin β = 3 2 2 2 R [R + (x l) ] R
4
二,磁场
磁铁和运动电荷(电流)会在周围空间激发场---磁场 运动电荷(电流)会在周围空间激发场 磁场 运动电荷 磁铁与磁铁,磁铁与电流, 磁铁与磁铁,磁铁与电流,电流与电流之间都是 通过磁场相互作用的. 通过磁场相互作用的. 磁场的基本性质:对运动电荷(电流)有力的作用. 磁场的基本性质:对运动电荷(电流)有力的作用. 电流 电流 磁场 磁场是一种物质, 其物质性体现在: 磁场是一种物质, 其物质性体现在: 1)磁场对磁铁,对电流,对运动电荷均有磁作用力; )磁场对磁铁,对电流,对运动电荷均有磁作用力; 2)载流导体在磁场中移动时,磁场的作用力对它作功. )载流导体在磁场中移动时,磁场的作用力对它作功. 磁场是一种客观存在,是物质存在的一种形式. 磁场是一种客观存在,是物质存在的一种形式. 恒定磁场—在空间的分布不随时间变化的磁场 在空间的分布不随时间变化的磁场. 恒定磁场 在空间的分布不随时间变化的磁场. 注意:无论电荷是运动还是静止, 注意:无论电荷是运动还是静止,它们之间都存在着库 仑相互作用,但只有运动着的电荷才存在着磁相互作用. 仑相互作用,但只有运动着的电荷才存在着磁相互作用.
磁场及其基本物理量
Ф = BS
磁通量的单位是 Wb（韦伯），
1 Wb = 1 T × 1 m2
2、磁通量
1. 定义
2、磁通量
2. 公式
用字母Ф 表示， 即Ф = BS（B 与S 垂直） Ф = 0 （B 与S 平行）
2、磁通量
3. 单位
Wb（韦伯），1 Wb = 1 T × 1 m2
磁场的主要物理量
1、磁感应强度(磁通密度) 2、磁通量 3、磁导率
4、磁场强度
3、磁导率
当我们用一个插有软铁芯的通电线圈去吸引 铁钉，然后把通电线圈中的软铁芯抽出变成
空心线圈再去吸引铁钉，便会发现两种情况
下吸引力大小不同，前者比后者大得多。
3、磁导率
这表明磁场的强弱不仅与电流的大小和导体 的形状有关，还与磁场中磁介质的导磁性能
有关。
3、磁导率
磁导率μ 就是一个用来表示磁介质导磁 性能的物理量。和不同材料有不同导 电能力一样，不同的磁介质有不同的 磁导率，它的单位为H/m（亨/米）
4、磁场强度
磁场中某点的磁通密度B与媒介质磁导率μ 的比 值，叫做该点的磁场强度，用H来表示
即： H=B/μ
4、磁场强度
磁场强度也是一个矢量，在均匀的媒介质中， 它的方向是和磁感应强度的方向一致的
4、磁场强度
在国际单位制中，它的单位为A/m(安/米)。工 程技术中常用辅助单位A/cm(安/厘米)
课堂练习
3.如图所示，两个半径相同,粗细相同互相垂直的圆形导线圈，可以 绕通过公共的轴线xx′自由转动，分别通以相等的电流，设每个线圈 中电流在圆心处产生磁感应强度为B，当两线圈转动而达到平衡时， 圆心O处的磁感应强度大小是（ ） (A)B (B) B (C)2B (D)0 4.如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2= S3，且 “3”线 圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为φ1、φ2、φ3则它们的大 小关系是( ) A、φ1>φ2>φ3 B、φ1>φ2=φ3 C、φ1<φ2<φ3 D、φ1<φ2=φ3 5.铁磁物质的相对磁导率是_______。 （A）μ r＜1 （ B） μ r ＞ 1 （C）μ r＞＞1
磁场的基本物理量_OK
• 1 磁场的基本物理量 • 2 磁性材料的磁性能 • 3 磁路及其基本定律 • 4 交流铁心线圈电路 • 5 变压器
2021/8/10
1
本章将介绍与磁路有关的电路问题。
• 在电工技术中不仅要讨论电路问题，还将讨论磁路 问题。因为很多电工设备与电路和磁路都有关系， 如电动机、变压器、电磁铁及电工测量仪表等。
元 I·l 的大小有关，还与其方向有关。
当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大
F = F max ，此时规定，磁场的大小
B Fmax B 的单位为特斯拉(T) Il
磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
的关系来定义。
2021/8/10
4
当然，对磁感应强度的定义也可从运动电荷的角
大小和方向均相同，且与面积 S 垂直，则该面
积上的磁通为
BS
或
B
S
故又可称磁感应强度的数值为磁通密度。
2021/8/10
6
• 如果用磁力线描述磁场，磁力线的密度就反映了磁 场的大小。
• 通过某一面积的磁力线总数应表示通过该面积的磁 通的大小。
• 由于磁通的连续性，磁力线是闭合的空间曲线。
磁通的单位是韦伯 (Wb)，在工程中常用电磁制单位 麦克斯韦 (Mx)，两者关系为
30
三、功率损耗
1．铜损 2．铁损 ① 磁滞损耗
② 涡流损耗 ① 磁滞损耗
PCu I 2 R PFe Ph Pe
由磁滞所产生的铁损称为磁滞损耗。可以证明，交 变磁化一周在铁心的单位体积内所产生的磁滞损耗 能量与磁滞回线所包围的面积成正比。
20
IN F
l / S 式中：F=IN
称Rm为磁动势，此为产生磁通的激励；
电工学（少学时）
河南科技大学教案首页第6章 磁路与铁心线圈电路在很多电工设备中，例如变压器、电机和电磁铁等，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，只有同时掌握了电路和磁路的理论，才能对电工设备的性能进行全面地分析，或者设计出性能良好的电工设备，或者能正确地使用这些设备。
本章首先简要介绍磁路的分析方法，然后讨论铁心线圈电路，最后讨论变压器与电磁铁，作为应用实例。
§6.1 磁路及其分析方法在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。
铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
直流电机磁路 交流接触器磁路一.磁场的基本物理量1.磁感应强度B磁感应强度B 是表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B 的方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B 的大小:lI FB磁感应强度B 的单位:特斯拉(T)，1T = 1Wb/m 2均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场，也称匀强磁场。
2.磁通磁感应强度B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积，成为通过该面积的磁通Φ 。
在均匀磁场中 Φ=BS 或 B = Φ/S ，如果不是均匀磁场，则取B 的平均值。
磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通F 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s3.磁场强度介质中某点的磁感应强度B 与介质磁导率μ之比称为磁场强度H ，即：μBH =。
磁场强度H 的单位 ：安培/米（A/m ）安培环路定律（全电流定律）：磁场强度矢量沿任意闭合回线(常取磁通作为闭合回线)的线积分，等于穿过闭合回线所围面积的电流的代数和，即：⎰∑=I l H d式中：⎰l H d 是磁场强度矢量沿任意闭合线(常取磁通作为闭合回线)的线积分；∑I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定：任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。
电路基础(第3版_王慧玲)电子教案 电路基础第3版电子教案 3第10章 磁路与变压器
磁阻
l
Rm S
电动势 E
电压降 U
电流 I
电阻 R l S
附:磁路和电路的基本定律比较 磁路
欧姆定律 基尔霍夫第1定律
F
Rm
Φ 0
电路
IE R
I 0
基尔霍夫第2定律 US IR NI Hl
例10-1 一空心线圈，形成环形闭合回路，其横截
面积为10 cm2，长度为20cm，线圈匝数为660，线
变压器结构
二、变压器的工作原理 变压器利用电磁感应的作用进行绕组间的能量
耦合，实现交流电能的传送与转换。
变压器的原理图
u1 i1(i1N1) i2(i2N2)
1 e1
e1 e2
2 e 2
电磁感应过程
考虑线圈损耗r1、r2,根据KVL列出一、二次回路的
电压方程
u1 r1i1 (e1 ) (e1 ) （10-13）
I2 N1 n
例10-5 解:
3.变压器的变换阻抗作用
由图可得 推出
Z1
U1 I1
，
Z2
U2 I2
Z1 n2 Z2
（10-22）
例10-6
解: 由图（a），电流为
I U S 36 A 0.18 A 180 mA RS RL 192 8
电压源输出的功率 PUS U S I 36 0.18W 6.48W 扬声器获得的功率 PL I 2RL 0.182 8W 0.2592W
3. 磁路的基尔霍夫定律 （1）磁路的基尔霍夫第一定律 穿过闭合面S的所有磁通的代数和等于零。 ∑Φ=0 （2）磁路的基尔霍夫第二定律 磁通势等于各段磁路的磁位差之和
∑(Hl)=∑(IN) 或 ∑Um=∑Fm
(完整版)电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感应
电工基础四版习题册答案第四章磁场与电磁感8.如图4-1所示, 导体ad的磁感应强度B的方向为N极穿出纸面,导体的电流方向是_由a→b__.二.判断题1.每个磁体都有两个磁极,一个叫N极,另一个叫S极,若把磁体分成两端,则一段为N极,另一段叫S 极.( × )2.磁场的方向总是由N极指向S极.(×)3.地球是一个大磁体.( √)4.磁场总是由电流产生的.(×)5.由于磁感线能想象地描述磁场的强弱和方向,所以它存在于磁极周围的空间里.( × )三.选择题1.在条形磁铁中,磁性最强的部位在(B )A.中间B. 两极 c.整体2.磁感线上任意点的( B )方向,就是该点的磁场方向.A.指向N极的B.切线 c.直线3.关于电流的磁场,正确说法是(C )A.直线电流的磁场只分布在垂直与导线的某一平面上B.直线电流的刺伤是一些同心圆,距离导线越远,磁感线越密.C. 直线电流,环形电流的磁场方向都可用安培定则判断.四.综合分析题1.有两位同学,各自在铁棒上绕一些导线制成电磁铁,照后按照从右段流入,从左段流出的顺序通入电流.甲同学制成的电磁铁,左端是N极,右端是S极;而乙同学制成的电磁铁,恰好左端是S 极,右端是N极.那么,它们各自是怎样绕导线的?请用简图表示出来.2.判断图4-2中各小磁针的偏转方向.§4—2磁场的主要物理量一.填空题1.描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量称为磁通，用符号表示，单位为____Wb________;描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度，用符号 B 表示，单位为特斯拉（T）。
在均匀磁场中,两者的关系可用公式Φ=B S表示。
2.用来表示媒介质导磁性的物理量叫磁导率，用符号 u 表示,单位是B.顺磁物质、顺磁物质、铁磁物质C.顺磁物质、铁磁物质、铁磁物质2.下列与磁导率无关的量是( B ).A.磁感应强度B.磁场强度C.磁通四、问答题1.试总结磁感线的特点.答：①磁通越密磁场越强，磁力线越疏磁场越弱。
《电工基础教案》第四章 磁场与电磁感应要点
理论课授课教案一、 磁场1．磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。
磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。
磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
2．磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。
3．磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N 极所指的方向即为该点的磁场方向。
二、磁感线1．磁感线在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。
如图5-1所示。
2．特点(1) 磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。
(2) 磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N 极出来，绕到S 极；在磁体内部，磁感线的方向由S 极指向N 极。
(3) 任意两条磁感线不相交。
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。
图5-2所示为条形磁铁的磁感线的形状。
3．匀强磁场在磁场中某一区域，若磁场的大小方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。
匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。
三、电流的磁场1．电流的磁场直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定，方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。
螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。
2．电流的磁效应电流的周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。
电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。
第二节 磁场的主要物理量一、磁感应强度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 。
即第二次课教 学 过 程 和 内 容时间分配IlF B磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。
第四章磁场与电磁感应教案
§4-1 磁场（一）教案教学过程:第四章磁场与电磁感应复习旧课：串联和并联电路及特点讲授新课：磁场安全教育3分钟，注意天气变化，预防感冒。
§4-1 磁场（一）一、磁场与磁感线1、磁体：具有磁性的物体。
包括俩大类。
（1）永久磁铁，在正常情况下能长期保留磁性。
（2）电磁铁。
2、磁极：磁铁两端磁性最强的部分叫磁极3、磁场：磁极周围空间存在着一种特殊的物质（1）磁场的方向。
规定——小磁针在磁场中某点的北极（N）极的指向为该点的磁场方向。
4. 磁力线：也叫磁感线，形象的描述磁场的大小和方向。
是假想的互不交叉的闭合曲线，在磁体外部是N极指向S极，在磁体内部是S极指向N极。
5、磁力线的特点(1) 磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。
(2) 磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N极出来，绕到S极；在磁体内部，磁感线的方向由S极指向N极。
(3) 任意两条磁感线不相交。
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。
作业，巩固与练习1 。
§4-1 磁场（二）教案教学课题磁场教学目标1、掌握电流产生磁场的右手螺旋定则；2、会用右手螺旋定则判断磁场的方向教学重点右手螺旋定则教学难点磁场方向的判断教学后记教学过程:§4-1 磁场（二）复习旧课：磁场、磁感线讲授新课：电流的磁场安全教育3分钟，过马路注意安全。
二.电流的磁场1. 通电直导线周围的磁场通电导体周围要产生磁场，磁场的方向与电流的方向有关。
右手螺旋定则1：（判定通电直导线磁场方向）右手握住导体，伸直大拇指，大拇指指向电流方向，弯曲四指所指方向即为磁力线方向。
电流方向的符号表示，规定：×表示流进. 表示流出以上方向的符号规定同样适合磁场的方向2. 环形电流的磁场○环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直（图4）。
○环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的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.3. 通电线圈的磁场右手螺旋定则2：（判定通电线圈磁场方向）右手握住导体，让弯曲的四指方向与电流方向一致，大拇指所指方向就是线圈内磁力线的方向。
第12讲 磁场基本概念
第12讲磁场基本概念一、磁场：1、定义：存在于磁体和电流周围的一种特殊物质．2、基本性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用。
说明：对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用。
3、方向的确定：①小磁针：（规定）小磁针在磁场中某点N极的受力方向（或小磁针静止时N极的指向）为该点的磁场方向。
②由磁感线的方向确定。
③由磁感应强度的方向确定．4、安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
5、要熟记常见的几种磁场的磁感线：地球磁场通电直导线周围磁场通电环行6、磁感应强度：磁感应强度是表示磁场强弱的物理量(1)磁感应强度的定义：在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力F与电流I和导线长度L的乘积的比值，叫做通电导线所在处磁场的磁感应强度。
即B=F/ILB是描述磁场的力的性质的物理量，与F、I、L无关．它是由磁场本身性质及空间位置决定（2）磁感应强度是矢量，其方向就是该处磁场的方向；注意：它的方向并非安培力的方向。
(3)单位：特斯拉，简称特，代表符号是T．1T＝1N／A·m 1T=1N/(A∙m)=1kg/(A∙s2)(4)匀强磁场：①磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同；②匀强磁场的磁感线是疏密均匀、互相平行的直线；③距离很近的两个异名磁极之间，通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)都可认为是匀强磁场。
【例1】如图所示，正四棱柱的中心轴线OO’处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（）A．同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等B．四条侧棱上的磁感应强度都相同C．在直线ab上，从a到b，磁感应强度是先增大后减小D．棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大d ab c 【例2】实验室有一个旧的学生直流电源，输出端的符号模糊不清，无法分辨正负极．某同学设计了下面的判断电源两极的方法．在桌面上放一个小磁针，在小磁针东面放一个螺线管，如图所示，闭合开关后，小磁针指南的一端向东偏转．下述判断正确的是( )A ．电源A 端是正极，在电源内电流由A 流向BB ．电源B 端是正极，在电源内电流由A 流向BC ．电源A 端是正极，在电源内电流由B 流向AD ．电源B 端是正极，在电源内电流由B 流向A【例3】如右图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方时，磁针的N 极向纸外偏转。
大学物理(工科) 4—1 简谐运动、旋转矢量简谐运动的合成
2
tan1( v0 ) 注意: 确定 的象限 x0
二、简谐运动的描述
x Acos(t )
1.解析法(由振动表达式)
A, T, , x, v, a
2.曲线法(由振动曲线)
x
x Acos(t )
A
►确定振幅A；
o
►确定周期T，ω；
►确定φ
-A
T
t
•根据图像判断速度的正负用斜率 •利用初始条件确定几个φ，再利用速度正负判断保留φ
3、掌握描述简谐波的各物理量及各量间的关系；
4、理解机械波产生的条件. 掌握由已知质点的简谐 运动方程得出平面简谐波的波函数的方法. 理解波函 数的物理意义. 了解波的能量传播特征及能流、能流密 度概念.
匀速直线运动
直线运动
匀变速直线运动
学
变速直线运动
过 的
变加速直线运动
运
动 形
平抛运动
式
抛体运动
例4.2: 已知一简谐振动的曲线如图所示，写出振动方程。
x （cm）5
6
2
3
p
O 1
t（s）
解: 已知振动方程表达式为：x Acos(t )，v Asin(t )
► 定振幅: A=0.06m
►定初相
x0 0.06cos 0.03
cos 0.5
利用斜率判断0时刻速度方向 0 0
晶格点阵
§4—1 简谐运动、旋转矢量、简谐运动的能量
一、简谐运动动力学 1.模型
2.定义 ►受力：F=-kx
►动力学微分方程：
d2 dt
x
2
2
x
0
令 2 k
m
►运动方程： x(t)=Acos( t + )
电工4
6.1.3 磁路的分析方法
1 磁路的概念
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料 做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或 其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁 心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
If
N S N S
+ –
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
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2 磁路的欧姆定律
磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 （1）引例 环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率 为， 试计算线圈内部的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
N匝 x
H dl I
设磁路的平均长度为 l，则有 B NI Hl l l S
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2 磁饱和性
磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着 外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定 程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与 外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向 某一定值。
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B-H 磁化曲线的特征： B b B • Oa段：B 与H几乎成正比地增加； a • ab段： B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。 B0 有磁性物质存在时，B 与 H不成 O 磁化曲线 H 正比，磁性物质的磁导率不是常 B, 数，随H而变。 有磁性物质存在时，与 I 不成 B 正比。 磁性物质的磁化曲线在磁路计 算上极为重要，其为非线性曲线， O 实际中通过实验得出。
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3 磁路的分析计算
主要任务: 预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应 强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料, 求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI ， 确定线 圈匝数和励磁电流。 基本公式: 设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组 成，则基本公式为：
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0.5×10-4 T
1、磁感应强度(磁通密度)
3. 单位
T（特）
一般永久磁铁的磁感应强度大约是 0.4
~ 0.7 T，在电机和变压器的铁心中，
磁感应强度可达 0.8 ~ 1.4 T
1、磁感应强度(磁通密度)
磁感应强度 B 的大小只与磁场本身性质有关， 而与F，I，L无关
磁感应强度 B 是矢量，它的方向就是该点的磁
（二）磁感应线
1. 磁感应线
条形磁铁的磁感线和U 型磁铁的磁感线如图所示
（二）磁感应线
2. 磁感线的特点
1
在磁体外部，磁感线是从 N 极指向 S 极；在磁
体内部，磁感线是从S 极指向N 极, 磁感线是闭 合曲线
（二）磁感应线
2. 磁感线的特点
2
磁感线不相交
（二）磁感应线
2. 磁感线的特点
3
磁感线密集的地方磁场强，磁感线稀疏的地方磁 场弱
（二）磁感应线
• 磁感线和电场线一样，都是理想化的物理模型 ，实际上并不存在。但它可以比较直观地、形
象地描述磁场中各点的方向
（二）磁感应线
• 在磁场的某一区域内，如果各处的磁场的强弱 和方向都相同，这个区域的的磁场就叫做匀强
磁场
二、电流的磁场
磁铁并不是磁场的 唯一来源，电流也 能产生磁场。
瞬时电流方向
磁场及其基本物理量
• 电流可以产生磁场，电流的磁场方向用 安培定则来判断
• 用磁感应强度来表示磁场的强弱
磁场及其基本物理量
一、 磁场的基本知识 二、 电流的磁场 三、 磁场的基本物理量
一、磁场的基本知识
具有吸引铁、钴、镍等物质的性质称
为磁性。具有磁性的物质叫做磁体。
一、磁场的基本知识
磁体上磁性最强的地方称为磁极 • 磁体有两个极， S极和N 极。 • 具有同名磁极互相排斥，异名磁极 互相吸引的特性。
4、磁场强度
由于磁场中各点的磁通密度B的大小与 磁介质的性质有关，并且同一磁介质
的磁导率并不是一个常数，这就是磁
场的计算显得比较复杂
4、磁场强度
因此，为了使磁场的计算简单，常用 磁场强度这个物理量来表示磁场的性
质。在磁场中，各点磁场强度的大小
只与电流的大小和导体的形状有关， 而与磁介质的性质无关
N
把一些可以自由转动的小磁针放在 条形磁铁的周围，在磁场力的作用
N N
N
下，小磁针将发生偏转，静止时，
小磁针不再指向南北。
一、磁场的基本知识
（二）磁感应线
（一）磁场
（二）磁感应线
1. 磁感应线
在磁场中画出一系列带箭头的曲线，
使这些曲线上任一点的切线方向都和
该点的磁场方向相同，这样的曲线就 叫做磁感应线，简称磁感线。
1. 定义
2、磁通量
2. 公式
用字母Ф 表示， 即Ф = BS（B 与S 垂直） Ф = 0 （B 与S 平行）
2、磁通量
3. 单位
Wb（韦伯），1 Wb = 1 T × 1 m2
三、磁场的基本物理量
1、磁感应强度(磁通密度) 2、磁通量 3、磁导率
4、磁场强度
3、磁导率
当我们用一个插有软铁芯的通电线圈去吸引 铁钉，然后把通电线圈中的软铁芯抽出变成
1、磁感应强度(磁通密度) 2、磁通量 3、磁导率
4、磁场强度
1、磁感应强度(磁通密度)
是表示磁场的强弱的物理 量，磁场的基本特性是对 其中的电流有磁场力的作 用。
磁场变强 磁场变弱
1、磁感应强度(磁通密度)
因此研究磁场的强弱，可 以从分析电流在磁场中的 受力情况着手，找出表示 磁场的强弱的物理量。
二、电流的磁场
通电直导线的磁场
二、电流的磁场
环形电流的磁场 环形电流磁场的磁感线方向与电流方向之间的关
系可用安培定则来判断，即让右手弯曲的四指与 环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向
就是环形导线中心磁感线的方向，如图所示
二、电流的磁场
环形电流的磁场
二、电流的磁场
通电螺线管的磁场 通电螺线管磁场的磁感线方向与电流方向之间的
磁场变强 磁场变弱
1、磁感应强度(磁通密度)
1. 定义
磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受 的磁场力F 与电流 I 和导线长度L 乘积的 比值，叫做磁感应强度
1、磁感应强度(磁通密度)
2. 公式
F B= IL
1、磁感应强度(磁通密度)
3. 单位
T（特）
磁感应强度 B 的大小反映了磁场的强弱 程度。地磁场的磁感应强度大约是
• 相互作用是通过磁场发生的。
一、磁场的基本知识
磁场是一种看不见的特殊物质
• 在磁场中，小磁针静止时 极所指的 方向，就是该点的磁场方向。
一、磁场的基本知识
如图所示，磁感应线把磁场分布形象直观地描绘出来。
• 磁感线上任意一点的切线方向即为该点的磁场方向。 • 磁感线在磁体的外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。
场方向，可以用磁感线形象地描绘。磁感线的切线 方向表示该点 B 的方向
1、磁感应强度(磁通密度)
如果在磁场中的某一区域，各点的磁感应强度大小 和方向均相同, 这个区域的磁场叫做匀强磁场。
B
三、磁场的基本物理量
1、磁感应强度(磁通密度) 2、磁通量 3、磁导率
4、磁场强度
2、磁通量
1. 定义
在电磁学里常常要讨论穿过某一个面的
1A/m＝100A/cm
涡流 磁场方向 涡流产生的感生磁场
二、电流的磁场
通电直导线的磁场 通电导线中的电流方向决定了该导线周围磁场的
方向。通电直导线中电流的磁感线方向与电流方 向之间的关系可以用安培定则来判定
二、电流的磁场
通电直导线的磁场 即：用右于握住导线，让伸直的大拇指所指的方
向与电流方向一致，那么弯曲的四指所指的方向 就是磁感线的环绕方向，如图所示
空心线圈再去吸引铁钉，便会发现两种情况
下吸引力大小不同，前者比后者大得多。
3、磁导率
这表明磁场的强弱不仅与电流的大小和导体 的形状有关，还与磁场中磁介质的导磁性能
有关。
3、磁导率
磁导率μ 就是一个用来表示磁介质导磁 性能的物理量。和不同材料有不同导 电能力一样，不同的磁介质有不同的 磁导率，它的单位为H/m（亨/米）
疏密只能定性地描述磁场在空间的分布情况。
二、电流的磁场
我们怎样才能定量地来表示磁场的强弱呢？ 下面就让我们来学习能够定量描述磁场强弱
的物理量，即磁通、磁感应强度、磁场强度
与磁导率等及其相关知识。
三、磁场的基本物理量
1、磁感应强度(磁通密度) 2、磁通量 3、磁导率
4、磁场强度
三、磁场的基本物理量
根据各种物质导磁性能的不同，可把物质分为以下三种类型： 反磁性物质：μ r＜1，这类物质中所产生的磁场要比真空中弱
一些，如铜、石磨、银、锌等
顺磁性物质：μ r＞1，这类物质中所产生的磁场要比真空中强
一些，如空气、铂、锡、铝等
铁磁性物质：μ r＞＞1，而且不是一个常数，其他条件相同的
情况下，这类物质中所产生的磁场要经真空中的磁场强几千
磁场，为此需要引入一个新的物理量—
—磁通量。磁通量是描述磁场在某一范 围内分布情况的物理量
2、磁通量
1. 定义
在匀强磁场中，在与磁感线垂直的某截
面上，截面积与磁感应强度的乘积称为 通过该截面的磁通量，用字母Ф 表示，即
Ф = BS
磁通量的单位是 Wb（韦伯），
1 Wb = 1 T × 1 m2
2、磁通量
（一）磁场
两个特征:一是对磁铁、运动
电荷和通电导体有作用力； 二是具有能量，能对移动的
通电导体做功。
（一）磁场
2. 磁场的性质：
N
N
S
N
N
N
（一）磁场
3. 磁场的方向
N
放在磁场中某一点的可以自由转动
的小磁针，它静止时N 极（北极）
所指的方向为该点磁一）磁场
3. 磁场的方向
关系，也可以用安培定则来判定，即用右手握住 螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一
致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的
方向，如图所示
二、电流的磁场
通电螺线管的磁场
二、电流的磁场
图中所示，巨大的电磁铁能吸起成万吨的钢铁，而小的 磁铁只能吸起小铁钉。你知道这是为什么呢？
二、电流的磁场
实际上，磁场不仅有方向，而且有强弱。而磁感性的
4、磁场强度
磁场中某点的磁通密度B与媒介质磁导率μ 的比 值，叫做该点的磁场强度，用H来表示
即： H=B/μ
4、磁场强度
磁场强度也是一个矢量，在均匀的媒介质中， 它的方向是和磁感应强度的方向一致的
4、磁场强度
在国际单位制中，它的单位为A/m(安/米)。工 程技术中常用辅助单位A/cm(安/厘米)
3、磁导率
真空中的磁导率是一个常数，有μ 0表 示，μ 0＝4π×10－7H/m。由于真空 中的磁导率是一个常数，因此可以将 其他磁介质的磁导率与真空的磁导率 的比值叫做相对磁导率，用μ r表示
3、磁导率
相对磁导率没有单位，它表明在其他条 件相同的情况下，磁介质中的导磁能力 是真空中的多少倍
3、磁导率
甚至几万倍，因而在电工技术方面应用甚广，如铁、钢、钴 、镍及某些合金等
3、磁导率
• 反磁性物质和顺磁性物质的相对磁导率都接近 于1，因而除铁磁性物质外 • 其他物质的相对磁导率都可以认为等于1，并 称这些物质为非铁磁物质
三、磁场的基本物理量
1、磁感应强度(磁通密度) 2、磁通量 3、磁导率
4、磁场强度
• 磁感线越密集的地方磁场越强，磁感线越稀疏的地方磁场越弱。