電磁基本知識管理材料

1、第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應電磁基本知識1講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應一、磁場二、磁場對電流的作用三、電磁感應四、自感和互感2講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應1.能應用右手螺旋定則正確判斷通電長直導線和通電螺線管的磁場方向。2.理解磁感應強度、磁通、磁導率的概念。一一 、磁、磁 場場磁場與電磁感應3講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應 隨著科技的發(fā)展，磁的應用日益廣泛。在通信設備中更是離不開。例如，電感元件、變壓器、繼電器、耳機、喇叭等等。下面我們就討論磁現(xiàn)象及其規(guī)律，磁與電的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化等知識。4講

2、課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁體及其性質(zhì)概 念l 物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)稱為稱為磁性磁性。具有磁性的物體稱為。具有磁性的物體稱為磁體磁體。磁。磁體分體分天然磁體天然磁體和和人造磁體人造磁體兩大類兩大類 。磁場與電磁感應l 磁體上磁性最強的兩個區(qū)域叫磁體上磁性最強的兩個區(qū)域叫磁極磁極，分別稱為南極（，分別稱為南極（s s）和）和北極（北極（n n）。）。5講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應地理的南北極與地磁的南北極正好相反。磁場與電磁感應地球南極地球北極地磁北極地磁南極6講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電

3、磁感應（一）、（一）、磁場與磁感線磁場與磁感線當兩個磁極靠近時,它們之間會發(fā)生相互作用:同名磁極相互同名磁極相互排斥排斥, ,異名磁極相互吸引異名磁極相互吸引。兩個磁極互不接觸,卻存在相互作用力,磁極間的相互作用力稱為磁力磁力。這是因為在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)磁場磁場。磁場與電磁感應任何磁體都具有兩個磁極，而且無論把磁體怎樣分割總保持有兩個異性磁極。正、負電荷可以獨立存在，但磁鐵的南極和北極是不能獨立存在的。7講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應用一些互不交叉的閉合曲線來描述磁場,這樣的曲線稱為磁力線磁力線。磁力線的疏密程度表現(xiàn)了各處磁場的強弱。蹄形磁鐵的磁力線 條

4、形磁鐵的磁力線磁場與電磁感應細鐵屑形成的磁力線8講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場線具有以下特點：1.磁力線是閉合曲線。在磁鐵外部的磁力線由n極指向s極,在磁體內(nèi)部由s極指向n極；2.磁力線互不相交。這是因為磁場中任何一點的磁場方向只有一個；3.兩同性磁極靠近時，它們的磁力線有相互推斥的力量；兩異性磁極靠近時，它們的磁力線走捷徑，力圖縮短，有使兩磁極互相吸引的力量；4.兩同性磁極的磁力線方向相同時，總的磁性加強；兩異性磁極的磁力線方向相反時互相抵消，總的磁性減弱。在磁場的某一區(qū)域里,如果磁力線是一些方向相同分布均勻的平行直線,則稱這一區(qū)域為勻強磁場勻強磁場。勻強磁場磁場與電

5、磁感應9講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（二）、（二）、電流的磁場電流的磁場不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場。電流產(chǎn)生磁場的這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應電流的磁效應。通電導線使磁針偏轉(zhuǎn)磁場與電磁感應10講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應通電長直導線及通電螺線管周圍的磁場方向可用右手螺旋定則右手螺旋定則(也稱安培定則安培定則)來確定。磁場與電磁感應11講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應【例題】在圖中標出磁場的方向 + i n s 【例題】判斷小磁針如何轉(zhuǎn)動 【例題】標出電流的方向in12講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁

6、感應 （三）、磁場的主要物理量單 位：特斯拉（t）均勻磁場：感應強度大小、方向都相同大 ?。悍?向：即為該點磁場的方向l 定義定義：垂直通過單位面積的磁力線數(shù)目，叫：垂直通過單位面積的磁力線數(shù)目，叫磁感磁感應強度，應強度，又叫磁通密度。又叫磁通密度。磁場與電磁感應1.1.磁感應強度磁感應強度bs13講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應00nibl式中 b0 通電線圈的磁感應強度，t； 0真空的磁導率，h/m； n 線圈的匝數(shù)； l 線圈的長度，m； i 線圈中的電流，a。 在真空中，通電線圈磁感應強度的大小與線圈的匝數(shù)、線圈長度及電流強度有關。磁感應強度磁感應強度1

7、4講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應0rninibll 磁感應強度與媒介質(zhì)的磁導率有關。 當把圓環(huán)線圈從真空中取出，并在其中放入相對磁導率為r的媒介質(zhì)，則磁感應強度將是真空中的r倍，即： 磁感應強度磁感應強度15講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應（1 1）磁感應強度是反映磁場本身特性的物理量，磁感應強度是反映磁場本身特性的物理量，跟磁場中是否存在通電導線無關。跟磁場中是否存在通電導線無關。（2 2）b b的大小表示磁場的強弱，的大小表示磁場的強弱，b b越大表示磁場越越大表示磁場越強。強。（3 3）b b不僅能反映磁場的強弱，還能反映

8、磁場具不僅能反映磁場的強弱，還能反映磁場具有方向性，磁場中某一點的磁場方向為該點的磁有方向性，磁場中某一點的磁場方向為該點的磁感應強度的方向。感應強度的方向。注意事項16講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應2.磁通符號：公式：意義：定量描述磁場在某一面積上的分布。單位：韋伯（wb）bs 定義定義：設在磁感應強度為：設在磁感應強度為b b的均勻磁場中，有一個的均勻磁場中，有一個與磁場方向與磁場方向垂直垂直的平面，面積為的平面，面積為s s，我們把，我們把b b與與s s的的乘積，定義為穿過這個面積的乘積，定義為穿過這個面積的磁通量磁通量，簡稱，簡稱磁通磁通。17講課材

9、料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應 討論: 如果磁場不與所討論的平面垂直，那分布在面積s上的磁通應該怎樣計算？應以這個平面在垂直于磁場b的方向的投影面積s與b的乘積來表示磁通。說明：當面積一定時，如果通過該面積的磁感線越多，則磁通越大，磁場越強。 這表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通，所以磁感應強度又稱磁通密度，并且用wb/m2作單位。bsbs磁通18講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應3.3.磁導率磁導率磁導率磁導率就是一個用來表示媒介質(zhì)導磁性能的物理量,用表示,其單位為h/m(亨/米)。為了比較媒介質(zhì)對磁場的影響,把任一物質(zhì)的磁導率與真空的磁導率的比

10、值稱作相對磁導率,用r 表示,即:磁場與電磁感應19講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應物理意義：是一個用來表示媒介質(zhì)導磁性能的 物理量。符號：單位：h/m。由實驗測得真空中的磁導率 0=410-7h/m，為一常數(shù)。磁導率磁導率20講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應注：相對磁導率只是一個比值。它表明在其他條件相同的情況下，媒介質(zhì)中的磁感應強度是真空中磁感應強度的多少倍。 了 解 任一物質(zhì)的磁導率與真空的磁導率的比值稱作相對磁導率，用 r 表示，即：r021講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應根據(jù)相對磁導率的大

11、小，可把物質(zhì)分為三類：順磁物質(zhì)r1。如空氣、鋁、鉻、鉑、錫等。反磁物質(zhì)r1。如氫、銅、銀、鋅等。鐵磁物質(zhì)r1，其可達幾百甚至數(shù)萬以上，且 不是一個常數(shù)。如鐵、鈷、鎳、 硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等。 了 解 22講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場與電磁感應bh00niblbnihl 該點的磁感應強度b與媒介質(zhì)磁導率的比值即為磁場中某點的磁場強度，用h表示，即：將 帶入可得磁場強度的單位為a/m。4、磁場強度 表明，在一定電流值下，同一點的磁場強度不因磁場媒介質(zhì)的不同而改變。磁場強度也是一個矢量，在均勻媒介質(zhì)中，它的方向和磁感應強度的方向一致。23講課材料第四章第四章 磁場與電磁

12、感應磁場與電磁感應1.理解磁場對電流的作用力(電磁力)，能用左手定則正確判斷電磁力的方向。2.了解磁場對通電線圈的作用及其應用。二、二、磁場對電流的作用磁場對電流的作用磁場與電磁感應24講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（一）、（一）、磁場對通電直導體的作用磁場對通電直導體的作用通常把通電導體在磁場中受到的力稱為電磁力電磁力,也稱安培力安培力。通電導線長度一定時,電流越大,電流所受電磁力越大；電流一定時,通電導線越長,電磁力也越大。通電直導體在磁場中受到的電磁力磁場與電磁感應25講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應通電直導體在磁場內(nèi)的受力方向可用左手定則左手定則來

13、判斷。左手定則磁場與電磁感應 伸開左手，磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，則拇指所指方向就是導體受力方向。26講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應 磁場對電流的作用 電磁力f的大小 當導體垂直于磁場方向放置時，導體所受的電磁力與導體電流i、導體的有效長度l及磁感應強度b成正比。filbb與l垂直時：lbb = f/il27講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應 磁場對電流的作用b與l不垂直時： 如果電流方向與磁場方向不垂直，而是有一個夾角，這時通電導線的有效長度為lsin。電磁力的計算式變?yōu)椋?f = bilsin28講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁

14、感應（二）、（二）、通電平行直導線間的作用通電平行直導線間的作用通入同方向電流的 通入反方向電流的平行導線相互吸引 平行導線相互排斥磁場與電磁感應29講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應 磁場對電流的作用 判斷受力時，可以用右手螺旋法則判斷每個電流產(chǎn)生的磁場方向，再用左手定則判斷另一個電流在這個磁場中所受電磁力的方向。 發(fā)電廠或變電所的母線排就是這種互相平行的載流直導體，為了使母線不致因短路時所產(chǎn)生的巨大電磁力作用而受到破壞，所以每間隔一定間距就安裝一個絕緣支柱，以平衡電磁力。 。30講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（三）、（三）、磁場對通電線圈的作用磁場對通電

15、線圈的作用磁場對通電矩形線圈的作用是電動機旋轉(zhuǎn)的基本原理。直流電動機的原理 磁電式儀表的結(jié)構(gòu)磁場與電磁感應31講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應磁場對通電線圈的作用磁場對通電矩形線圈的作用是電動機旋轉(zhuǎn)的基本原理。 在均勻磁場中放入一個線圈，當給線圈通入電流時，它就會在電磁力的作用下旋轉(zhuǎn)起來。電刷換向器32講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應 當線圈平面與磁感線平行時，線圈在n極一側(cè)的部分所受電磁力向下，在s極一側(cè)的部分所受電磁力向上，線圈按順時針方向轉(zhuǎn)動，這時線圈所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大。當線圈平面與磁感線垂直時，電磁轉(zhuǎn)矩為零，但線圈仍靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動。通過換向器的作用，與

16、電源負極相連的電刷a始終與轉(zhuǎn)到n極一側(cè)的導線相連，電流方向恒為由a流出線圈；與電源正極相連的電刷b始終與轉(zhuǎn)到s極一側(cè)的導線相連，電流方向恒為由b流入線圈。因此，線圈始終能按順時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 原 理 磁場對通電線圈的作用電刷換向器ab33講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應1.理解感應電動勢的概念,能用右手定則正確判斷感應電動勢的方向。2.掌握楞次定律及其應用,理解法拉第電磁感應定律。三三電磁感應電磁感應磁場與電磁感應34講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（一）、（一）、電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象條形磁鐵快速插入線圈 條形磁鐵快速拔出線圈電磁感應現(xiàn)象磁場與電磁感應

17、35講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應這種磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應電磁感應現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流稱為感應電流感應電流,產(chǎn)生感應電流的電動勢稱為感應電動勢感應電動勢。感應電流的產(chǎn)生與磁通的變化有關。當穿過閉合電路的磁通當穿過閉合電路的磁通發(fā)生變化時發(fā)生變化時, ,閉合電路中就有感應電流。閉合電路中就有感應電流。磁場與電磁感應說明：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，無論電路是否閉合，都會有感應電動勢；而只有回路是閉合的時候，回路中才會有感應電流。36講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（二）、（二）、楞次定律楞次定律楞次定律指出了磁通的變化與感應電動勢在方向上的關系,

18、即：感應電流產(chǎn)生的磁通總感應電流產(chǎn)生的磁通總要阻礙引起感應電流的磁通的變化。要阻礙引起感應電流的磁通的變化。如果把線圈看成是一個電源,則感應電流流出端(如圖中線圈的下端)為電源的正極。磁場與電磁感應37講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（三）、（三）、法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律：線圈中感應電動勢線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。的大小與線圈中磁通的變化率成正比。n 匝線圈的感應電動勢的大小為感應電動勢的方向需要根據(jù)楞次定律進行判定,在電路計算中,應根據(jù)實際方向與參考方向的關系確定其正負。磁場與電磁感應te磁通量et磁通量的變化量磁通量

19、的變化率38講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（四）、（四）、直導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢直導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢磁場與電磁感應39講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應感應電動勢的方向可用右手定則判斷。感應電動勢的方向可用右手定則判斷。如圖所示,平伸右手,大拇指與其余四指垂直,讓磁感線穿入掌心,大拇指指向?qū)w運動方向,則其余四指所指的方向就是感應電動勢的方向。右手定則磁場與電磁感應40講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應如果導體運動方向與磁感線方向有一夾角 ，則導體中的感應電動勢為當導體、導體運動方向和磁感線方向三

20、者互相垂直時,導體中的感應電動勢為導體運動方向與磁感線方向有一個夾角磁場與電磁感應41講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應發(fā)電機就是應用導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的原理發(fā)電的。發(fā)電機原理示意圖磁場與電磁感應42講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應1.了解自感現(xiàn)象、互感現(xiàn)象及其應用。2.理解自感系數(shù)和互感系數(shù)的概念。3.理解同名端的概念,能正確判斷和測定互感線圈的同名端。四四自感和互感自感和互感磁場與電磁感應43講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（一）、（一）、自感自感1.1.自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象自感實驗電路磁場與電磁感應 開關開關s s合合上上瞬間，燈

21、瞬間，燈 vd1vd1猛然亮猛然亮一下，一下，然后熄滅然后熄滅。燈燈 vd2vd2不亮。不亮。 當開關當開關s s斷開斷開瞬間，瞬間，燈燈vd2vd2猛然猛然亮一下，然后熄亮一下，然后熄滅。滅。44講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應這種由于流過線圈自身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象,簡稱自感自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢稱為自感電動勢自感電動勢,用el表示,自感電流用il表示。自感電動勢的方向可結(jié)合楞次定律結(jié)合楞次定律和右手螺旋定右手螺旋定則則來確定。磁場與電磁感應45講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應2.2.自感系數(shù)自感系數(shù)當線圈中

22、通入電流后,這一電流使每匝線圈所產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通自感磁通。為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力,引入自感系數(shù)自感系數(shù)(又稱電感電感)這一物理量,用l 表示,它在數(shù)值上等于一個線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通。即n 線圈匝數(shù) 磁通，單位韋伯（wb）i 通過線圈的電流，單位安培（a）l 線圈的電感量，單位亨利（h）有有鐵心的線圈鐵心的線圈, ,其電感要比空心線圈的電感大得多。其電感要比空心線圈的電感大得多。磁場與電磁感應46講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應3.3.自感電動勢的大小自感電動勢的大小自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應現(xiàn)象,它必然也遵從法拉第電磁感應定律。自感電動勢大小

23、的計算式為自感電動勢的大小與電流的變化率和自感系數(shù)之積成正比,電流變化率越大,自感電動勢越大,反之亦然。所以，電感l(wèi)也反映了線圈產(chǎn)生自感電動勢的能力。自感電動勢的方向應根據(jù)楞次定律判定。磁場與電磁感應方向：當線圈中電流增大時，el與電流反向； 當線圈中電流減小時，el與電流同向。ili 增大i 減小il47講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（二）、（二）、互感互感1.1.互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象互感實驗電路這種由一個線圈中的電流發(fā)生變化而在另一線圈中產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象,簡稱互感互感。由互感產(chǎn)生的感應電動勢稱為互感電動勢互感電動勢,用em 表示。磁場與電磁感應48講課

24、材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應為描述一個線圈電流的變化在另一個線圈中產(chǎn)生互感電動勢的能力,引入互感系數(shù)互感系數(shù)(簡稱互感互感)這一物理量,用m 表示,互感的單位也是h。互感系數(shù)與兩個線圈的匝數(shù)、幾何形狀、相對位置以及周圍介質(zhì)等因素有關。磁場與電磁感應49講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應2.2.互感電動勢的大小和方向互感電動勢的大小和方向互感現(xiàn)象遵從法拉第電磁感應定律?；ジ须妱觿荽笮〉挠嬎闶綖榛ジ须妱觿莘较蛞矐鶕?jù)楞次定律判定。磁場與電磁感應12miemt互感系數(shù)簡稱互感（2）單位：亨利（h）（1）物理意義：反映兩線圈產(chǎn)生互感電動勢的能力的物理量。50講課材料第

25、四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應3.3.同名端同名端由于線圈繞向一致而產(chǎn)生感應電動勢的極性始終保持一致的端子稱為線圈的同名同名端端,用“”或“*”表示。互感線圈的同名端磁場與電磁感應123451講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應4.4.互感線圈的連接互感線圈的連接兩個線圈的一對異名端相接稱為順串順串,這時兩個線圈的磁通方向是相同的。串接后的等效電感兩個互感線圈順串磁場與電磁感應52講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應兩個線圈的一對同名端相接稱為反串反串,這時兩個線圈的磁通方向是相反的。串接后的等效電感兩個互感線圈反串磁場與電磁感應53講課材料第四章第四章

26、磁場與電磁感應磁場與電磁感應如果將兩個相同線圈的同名端接在一起,則兩個線圈所產(chǎn)生的磁通在任何時候都是大小相等而方向相反,因而相互抵消。這樣接成的線圈就不會有磁通穿過。在繞制電阻時,將電阻線對折,雙線并繞，就可以制成無感電阻無感電阻。無感電阻磁場與電磁感應54講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應（1 1）、變壓器）、變壓器磁場與電磁感應4.4.互感應用10kv330kv10kv380v55講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應發(fā)電機升壓變壓器長距離輸電線路一次升高變電所二次升高變電所工廠低壓變電所一般用戶56講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應變壓器的工作原理57講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應變壓器的工作原理原線圈電流電壓的輸入端線圈。副線圈電流電壓的輸出端線圈。58講課材料第四章第四章 磁場與電磁感應磁場與電磁感應電壓與線圈匝數(shù)之間的關系設副線圈開路，原線圈通過交變電流時原線圈兩端的交變電壓為u1；副線圈兩