磁場及電磁感應(yīng)

磁場及電磁感應(yīng)第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)以后，人們很自然地想到：既然電流能產(chǎn)生磁場，磁場能否產(chǎn)生電流呢?許多科學(xué)家開始不懈地探索。1831年，法拉第終于發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律，即電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

導(dǎo)體切割磁感線

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象如圖所示，在勻強磁場中放置一根導(dǎo)體AB，導(dǎo)體AB的兩端分別與靈敏電流計的接線柱連接形成閉合回路。當(dāng)導(dǎo)線AB在磁場中做切割磁感線運動時。電流計指針偏轉(zhuǎn)，表明閉合回路有電流流過；當(dāng)導(dǎo)線AB平行于磁感線方向運動時，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，表明閉合回路沒有電流流過。※第五節(jié)?電磁感應(yīng)第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一線圈磁通量發(fā)生變化

實驗證明：閉合回路中的一部分導(dǎo)體相對于磁場做切割磁感線運動時，回路中有電流流過。如圖所示，空心線圈的兩端分別與靈敏電流計的接線柱連接形成閉合回路。當(dāng)用條形磁鐵快速插入線圈時，電流計指針偏轉(zhuǎn)，表明閉合回路有電流流過；當(dāng)條形磁鐵靜止不動時，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，表明閉合回路沒有電流流過；當(dāng)條形磁鐵快速拔出線圈時，電流計指針偏轉(zhuǎn)，表明閉合回路有電流流過?！谖骞?jié)?電磁感應(yīng)第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一

實驗證明：閉合回路中的磁通發(fā)生變化時，回路中有電流流過。因此，不論是閉合回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，還是閉合回路中的磁場發(fā)生變化，穿過線圈的磁通都發(fā)生變化。這樣，我們可以得出結(jié)論：不論用什么方法，只要穿過閉合回路的磁通發(fā)生變化，閉合回路就有電流產(chǎn)生。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，用電磁感應(yīng)的方法產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。

※第五節(jié)?電磁感應(yīng)第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一

二、電磁感應(yīng)定律

1.法拉第電磁感應(yīng)定律要使閉合回路有電流流過，電路中必須有電源，電流是由電源電動勢產(chǎn)生的。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合回路有感應(yīng)電流，這個回路中就必然有電動勢存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。只要知道感應(yīng)電動勢的大小，感應(yīng)電流就可以根據(jù)歐姆定律計算?！谖骞?jié)?電磁感應(yīng)第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一

實驗證明：對于導(dǎo)體切割磁感線，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與導(dǎo)體切割運動速度、磁感應(yīng)強度、導(dǎo)體長度成正比。當(dāng)導(dǎo)體運動方向與導(dǎo)體本身垂直，并且跟磁感線方向也垂直時，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為式中：——磁場磁感應(yīng)強度，國際單位制單位T（特）

——導(dǎo)體長度，國際單位制單位m（米）

——導(dǎo)體運動速度；國際單位制單位m/s（米每秒）

——導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，國際單位制單位V（伏）

※第五節(jié)?電磁感應(yīng)第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一

在線圈中，感應(yīng)電動勢的大小與磁通變化的快慢有關(guān)。磁通變化的快慢叫做磁通的變化率，即單位時間內(nèi)磁通的變化量。法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通的變化率成正比。用公式表示為

如果線圈的匝數(shù)有N匝，那么，線圈的感應(yīng)電動勢為※第五節(jié)?電磁感應(yīng)第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一動圈話筒原理圖第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一3.右手定則當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)線做切割磁感線運動時，感應(yīng)電流的方向可用右手定則來判斷：伸開右手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直進入手心，大拇指向?qū)w運動方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向，如圖所示。右手定則※第五節(jié)?電磁感應(yīng)第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一

2.楞次定律在做前面實驗時，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)條形磁鐵快速插入或拔出線圈時，電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向不同，說明在不同情況下感應(yīng)電流的方向是不同的。怎樣確定感應(yīng)電流的方向呢?

我們通過下面的實驗來研究楞次定律。把磁鐵迅速從線圈中插入或拔出，觀察電流表偏轉(zhuǎn)情況。通過實驗觀察，我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)磁鐵插入線圈時，原磁通在增加，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的增加。如圖（a)、(c)所示。當(dāng)磁鐵拔出線圈時，原磁通在減少，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相同，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的減少，如圖(b)、(d）所示?！谖骞?jié)?電磁感應(yīng)第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一楞次定律※第五節(jié)?電磁感應(yīng)

總結(jié)實驗結(jié)果得到如下定律。楞次定律：感應(yīng)電流的方向，總是使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一4.楞次定律與右手定則關(guān)系楞次定律與右手定則是一般與特殊的關(guān)系，一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象都符合楞次定律，而右手定則只適用于單純由于部分導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。對于由磁感應(yīng)強度隨時間變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只能應(yīng)用楞次定律進行分析；對于由切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，既可應(yīng)用右手定則判斷，也可應(yīng)用楞次定律判斷，一般情況下，應(yīng)用右手定則判斷會方便些。如下圖所示，線圈abcd放置在勻強磁場中，磁場方向如圖所示，其中cd可以沿著滑軌運動。當(dāng)cd沿著滑軌向右運動時，cd作切割磁感應(yīng)線運動，閉合回路abcd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。同時，也可以用第二種說法來說明這個問題。把cd邊移到位置時，線圈abcd包圍的面積增大了，由可知磁通增加了。由于穿過閉合回路的磁通發(fā)生變化，因此回路中有感應(yīng)電流。由此可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種說法是統(tǒng)一的，本質(zhì)是相同的，所得結(jié)果也是完全一樣的?！谖骞?jié)?電磁感應(yīng)第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一楞次定律與右手定則關(guān)系※第五節(jié)?電磁感應(yīng)第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一本章小結(jié)

一、磁場

1．某些物體具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體。磁體兩端磁性最強，磁性最強的地方叫磁極。任何磁體都有一對磁極，一個叫南極，用S表示；另一個叫北極，用N表示。N極和S極總是成對出現(xiàn)并且強度相等，不存在獨立的N極和S極。磁體間同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。

2．通電導(dǎo)體周圍的磁場方向，即磁感線方向與電流的關(guān)系可以用安培定則（也稱為右手螺旋定則）來判斷，要特別注意大拇指與四指所指的方向的意義。

3.在勻強磁場中，當(dāng)通電導(dǎo)體與磁場方向垂直時，所受電磁力的大小與導(dǎo)體中電流大小成正比，與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及載流導(dǎo)體所在的磁感應(yīng)強度成正比，用公式表示為F=BIL第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一

通電導(dǎo)線在磁場中受到的電磁力的方向，可以用左手定則來判斷：伸出左手，讓大拇指與四指在同一平面內(nèi)，大拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，那么，大拇指所指的方向，就是磁場對通電導(dǎo)線的作用力方向。二、磁路的物理量

1.通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁感線的總數(shù)，叫做通過該面積的磁通量，簡稱磁通，用字母表示。磁通的國際單位制單位Wb（韋）。

2.與磁場方向垂直的單位面積的磁通，叫做磁感應(yīng)強度，也稱磁通密度，用字母B表示。磁感應(yīng)強度的國際單位制單位T（特）。

3.磁導(dǎo)率就是一個用來表示媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用字母μ表示，國際單位制單位H／m（亨每米）。不同的媒介質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率。本章小結(jié)第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一4.磁場中某點的磁場強度等于該點的磁感應(yīng)強度B與媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率的比值，國際單位制單位A/m（安每米）。

5.磁通所經(jīng)過的路徑叫做磁路。全部在磁路內(nèi)部閉合的磁通叫做主磁通。部分經(jīng)過磁路周圍物質(zhì)的閉合磁通叫做漏磁通。三、鐵磁性物質(zhì)

1.原來沒有磁性，在外磁場作用下產(chǎn)生磁性的現(xiàn)象叫做磁化。

2.鐵磁物質(zhì)可分成三類：軟磁物質(zhì)、硬磁物質(zhì)、矩磁物質(zhì)。四、電磁感應(yīng)

1．不論用什么方法，只要穿過閉閉合回路的磁通發(fā)生變化，閉合回路就有電流產(chǎn)生。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，用電磁感應(yīng)的方法產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。

本章小結(jié)第十六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一2．對于導(dǎo)體切割磁感線，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與導(dǎo)體切割運動速度、磁場感應(yīng)強度、導(dǎo)體長度成正比。

3．電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通的變化率成正比。