磁场与电磁感应PPT课件

磁体两端磁性最强的部分称磁极。可以在水
平面内自由转动的磁针，静止后总是一个磁极指 南，另一个指北。指北的磁极称北极（N）；指 南的磁极称南极（S）。
任何磁体都具有两 个磁极，而且无论把 磁体怎样分割总保持 有两个异性磁极。
与电荷间的相互作用力相似，当两个磁 极靠近时，它们之间也会产生相互作用的 力：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸 引。
导线方向与磁场方向保持垂直，经导线通电， 可以看到导线因受力而发生运动。
先保持导线通电部分的长度不变，改变电 流的大小，然后保持电流不变，改变导线通电 部分的长度。
比较两次实验结果发现，通电导线长度一 定时，电流越大，导线所受电磁力越大；电流 一定时，通电导线越长，电磁力也越大。
在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所 受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积IL的比值称为 该处的磁感应强度，用B表示，即
磁场对通电矩形线圈的作用是电动机旋转的 基本原理。
在均匀磁场中放入一
个线圈，当给线圈通入电 流时，它就会在电磁力的 作用下旋转起来。
电刷 换向器
当线圈平面与磁感线平行时，线圈在N极一侧 的部分所受电磁力向下，在S极一侧的部分所受电
磁力向上，线圈按顺时针方向转动，这时线圈所
产生的转矩最大。当线圈平面与磁感线垂直时，
BF Il
磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用符 号T表示。
磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的 磁场的方向。
磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度 的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感 线越密的地方，磁感应强度越大，磁场越强。
二、磁通
设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个 与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与 S的乘积，定义为穿过这个面积的磁通量，简称 磁通。用φ表示磁通，则有
Br0
NI l
NI
l
磁感应强度与媒介质的磁导率有关。
HB
该点的磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值 即为磁场中某点的磁场强度，用H表示，即：
H B
磁场强度的单位为A/m。
将B0
0
NI l
带入可得
H B NI
l
上式表明，在一定电流值下，同一点的磁场强 度不因磁场媒介质的不同而改变。
磁场强度也是一个矢量，在均匀媒介质中， 它的方向和磁感应强度的方向一致。
动画
判断受力时，可以用右手螺旋法则判断每个 电流产生的磁场方向，再用左手定则判断另一个 电流在这个磁场中所受电磁力的方向。
发电厂或变电所的母线排就是这种互相平行 的载流直导体，为了使母线不致因短路时所产生 的巨大电磁力作用而受到破坏，所以每间隔一定 间距就安装一个绝缘支柱，以平衡电磁力。
三、磁场对通电线圈的作用
F = BIl
动画：计算电磁力的大小
如果电流方向与 磁场方向不垂直，而 是有一个夹角α，这时 通电导线的有效长度 为lsinα。电磁力的计 算式变为
F = BIlsinα
二、通电平行直导线间的作用
两条相距较近且 相互平行的直导线， 当通以相同方向的电 流时，它们相互吸引 （左图）；当通以相 反方向的电流时，它 们相互排斥（右图）。
§4-3 磁场对电流的作用
一、磁场对通电直导体的作用
通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁 力，也称安培力。
通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定 则来判断。
动画
把一段通电导线放入磁场中，当电流 方向与磁场方向垂直时，电流所受的电磁 力最大。
利用磁感应强度的表达式B = F/Il，可 得电磁力的计算式为
φ = BS 磁通的单位是韦伯，简称韦，用Wb表示。
如果磁场不与所讨论的平面垂直，则应以这
个平面在垂直于磁场B的方向的投影面积S’与B的 乘积来表示磁通。
当面积一定时，如果通过该面积的磁感线越多， 则磁通越大，磁感越强。
从φ=BS，可得
BΦ S
这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通， 所以磁感应强度又称磁通密度，并且用Wb/m2作单 位。
四、磁场强度
在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈 的匝数、线圈长度及电流强度有关
B0
0
NI l
式中 B0 ——通电线圈的磁感应强度，T； μ0——真空的磁导率，H/m； N ——线圈的匝数；
L ——线圈的长度，m；
I ——线圈中的电流，A。
当把圆环线圈从真空中取出，并在其中放入
相对磁导率为μr的媒介质，则磁感应强度将是真 空中的μr倍，即：
r
0
相对磁导率只是一个比值。它表明在其 他条件相同的情况下，媒介质中的磁感应强 度是真空中磁感应强度的多少倍。
根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：
顺磁物质 相对磁导率稍大于1。如空气、铝、 铬、铂等。
反磁物质 相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。 铁磁物质 相对磁导率远大于1，其可达几百甚 至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、 硅钢、坡莫合金、铁氧体等。
电磁转矩为零，但线圈仍靠惯性继续转动。通过 换向器的作用，与电源负极相连的电刷A始终与 转到N极一侧的导线相连，电流方向恒为由A流出 线圈；与电源正极相连的电刷B始终与转到S极一 侧的导线相连，电流方向恒为由B流入线圈。因此， 线圈始终能按顺时针方向连续旋转。
三、磁导率
不同的媒介质对磁场的影响不同，影响 的程度与媒介质的导磁性能有关。
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，其单位为H/m。由实验 测得真空中的磁导率μ 0=4π×10-7H/m，为一 常数。
自然界大多数物质对磁场的影响甚微， 只有少数物质对磁场有明显的影响。
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，即：
二、磁场与磁感线
1． 磁场 在磁体周围的空间中存传递。
动画
2． 磁感线 磁场的分布常用磁感线来描述。
视频
三、电流的磁场
不仅磁铁能产生磁场，电
流也能产生磁场，这种现象称
动画
为电流的磁效应。
磁场的应用：磁悬浮列车
§4-2 磁场的主要物理量
一、磁感应强度
第四章 磁场与电磁感应
§4-1 磁场 §4-2 磁场的主要物理量 §4-3 磁场对电流的作用 §4-4 铁磁物质 §4-5 电磁感应 §4-6 自感 §4-7 互感 §4-8 磁路欧姆定律
§4-1 磁场
一、磁体及其性质
某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质 称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天 然磁体和人造磁体两大类。