第二章 磁场与电磁感应.docx

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第二章磁场与电磁感应

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第二章磁场与电磁感应

复习授课要点：

本章内容：

§2－1磁场

§2－2磁场的主要物理量

§2－3磁场对电流的作用

§2－4电磁感应

§2－5自感

§2－6互感

教学要求：

1、了解直线电流、环形电流所产生的磁场，会用安培定则（右手定则）判断磁场的方向。

2、理解磁感应强度、磁通和磁导率的概念。

3、掌握电流在磁场中受电磁力作用的知识，会用左手定则判断电磁力的方向。

4、理解电磁感应的概念，掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律。

5、理解自感系数和互感系数的概念，了解自感现象和互感现象的应用，会判断和测定互感线圈的同名端。

重点：

电磁感应、安培定则、左手定则

难点：

磁场的主要物理量、楞次定律

教学方法：

多媒体教学、讲授法、讲练结合

§2-1磁场

一、磁体及其性质

二、磁场与磁感线

三、电流的磁场

一、磁体及其性质

1、磁性：

能够吸引铁、镍、钴及其合金的性质。

2、磁体：

具有磁性的物体，也称磁铁。

3、磁极：

磁体两端磁性最强的部分。

任何磁体都具有两个磁极，分别是北极（N）和南极（S）。

4、磁极间的相互作用力：

同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。

二、磁场与磁感线

1、磁场：

磁体周围空间中存在着的一种特殊物质。

磁极间的作用力就是通过磁场传递的。

2、磁感线：

为了形象地描述磁场分布而画出的一些有方向的曲线。

3、磁感线的3个特点：

①磁感线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。

②磁感线上任一点的切线方向，就是该点的磁场方向。

③磁感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。

4、均匀磁场：

在磁场的某一区域里，磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线。

三、电流的磁场

通电导体周围产生磁场的现象称为电流的磁效应。

其磁场方向用右手螺旋定则（安培定则）来判断。

1、直线电流产生的磁场方向：

用右手握住导线，让伸直的大拇指指向电流方向，则四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向。

2、环形电流（螺线管）产生的磁场方向：

右手握住通电螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是磁场的北极方向。

§2-2磁场的主要物理量

一、磁感应强度

二、磁通

三、磁导率

一、磁感应强度（B）

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B=F/IL。

单位是特斯拉，简称特（T）。

磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。

B的大小也等于通过垂直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。

二、磁通（Φ）

磁通是反映磁场在某一范围内的分布及变化情况的物理量。

均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即Φ=BS。

单位是韦伯（Wb）。

三、磁导率（μ）

磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是亨/米（H/m）。

真空的磁导率为μO=4π×10-7H/m。

将物质磁导率与真空磁导率的比值称为相对磁导率（μr），

则μr=μ/μO

物质的分类（按相对磁导率的大小）：

①顺磁物质（μr>1）；

②反磁物质（μr<1）；

③铁磁物质（μr>>1）

磁化：

使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。

磁畴：

退磁：

当外磁场消失后，磁畴又呈杂乱无章状的现象。

§2-3磁场对电流的作用

一、磁场对通电直导体的作用

二、通电平行直导线间的作用

三、磁场对通电线圈的作用

电磁力——通电导体在磁场中受到的力，也称安培力。

一、磁场对通电直导体的作用

1、电磁力的概念：

通电导体在磁场中受到的力，也称安培力。

2、电磁力大小：

。

单位牛（N）

α=90°时，电磁力最大。

α=0°时，电磁力最小。

当电流方向与磁场方向斜交时，电磁力介于最大值和最小值之间。

3、电磁力的方向：

左手定则判断。

平伸左手，使大拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是电磁力的方向。

课堂练习：

课本P50第5题

二、通电平行直导线间的作用

通入同方向电流的平行导线相互吸引；通入反方向电流的平行导线相互排斥。

如图所示：

（右手定则判断磁场方向、左手定则判断电磁力方向）

作业布置：

习题册P14~15三、四题

三、磁场对通电线圈的作用

电动机旋转的基本原理

§2-4电磁感应

一、电磁感应现象

二、楞次定律

三、法拉第电磁感应定律

四、直导线切割磁感线产生感应电动势

一、电磁感应现象（实验演示）

当导体相对磁场切割磁感线运动，或在导体包围的面积中磁通发生变化时，导体中将产生感应电动势，这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。

产生的电流称为感应电流。

条形磁铁插入和拔出线圈时产生感应电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势。

二、楞次定律

感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。

楞次定律有两层含义：

①若Φ原增大，则Φ感与Φ原方向相反。

（增反）

②若Φ原减小，则Φ感与Φ原方向相同。

（减同）

课堂练习：

习题册P16四、3

三、法拉第电磁感应定律

线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。

即

式中N为线圈匝数。

dΦ/dt表示单匝线圈的磁通变化率。

感应电动势的方向由dΦ/dt的符号与感应电动势的参考方向比较而定出。

当dΦ/dt>0，即穿过线圈的磁通增加时，e<0，应电动势的方向与参考方向相反，表明感应电流产生的磁场要阻止原磁场的增加；当dΦ/dt<0，即穿过线圈的磁通减少时，e>0，这时感应电动势的方向与参考方向相同，表明感应电流产生的磁场要阻止原磁场的减少。

四、直导体切割磁感线产生感应电动势（实验演示）

1、大小：

e=BLV（导体运动方向与磁感线方向垂直时）

e=BLVsinα（导体运动方向与磁感线方向夹角为α时）

2、方向：

右手定则。

平伸右手，大拇指与其余四指垂直，让磁感线穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。

（举例分析：

习题册P16四、2）

§2-5自感

一、自感现象

二、自感系数

三、自感电动势

四、线圈L所储存能量

一、自感现象

实验：

如下图a）所示合上开关，HL2比HL1亮得慢；b）图所示断开开关，灯泡闪亮一下才熄灭。

像这种由于流过线圈本事的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象，简称自感。

二、自感系数（电感）

自感磁通：

自感电流产生的磁通。

自感系数：

衡量线圈产生自感磁通能力的物理量。

用L表示，即L=NΦ/I。

L的单位是亨利（H）。

电感的大小与线圈的长度、匝数，和线圈中导体截面积有关，且成正比。

三、自感电动势：

eL=L（dI/dt）

举例分析：

习题册P18四4

四、线圈L所储存能量：

线圈的电感反映了它所储存磁场能量的能力。

自感现象的应用举例：

涡流加热

§2-6互感

一、互感现象和互感电动势

二、互感线圈的同名端

三、避免互感的方法

一、互感现象和互感电动势

把由一个线圈中的电流发生变化而在另一个线圈中产生的电磁感应的现象称为互感现象，简称互感。

由互感现象产生感应电动势称为互感电动势。

线圈B中互感电动势的大小不仅与线圈A中电流变化率的大小有关，而且还与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。

当两个线圈相互垂直时，互感电动势最小。

当两个线圈互相平行，且第一个线圈的磁通变化全部影响到第二个线圈，这时也称全耦合，互感电动势最大。

用eM表示，eM=M（dI/dt），M称互感系数，单位是亨（H）。

二、互感线圈的同名端

SA闭合瞬间，A线圈有电流I从1端流进，根据楞次定律，在A线圈两端产生自感电动势，极性为左正右负。

利用同名端可确定B线圈的4端和C线圈的5端皆为自感电动势的正端。

同名端的判断:

右手螺线定则

（举例分析：

课本P51第12题）

三、避免互感的方法：

1、将两个线圈垂直放置；

2、安装磁屏蔽罩（铁磁材料）