《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》課件 單元五 磁場與電磁感應(yīng)

單元五磁場與電磁感應(yīng)目錄頁CONTENTPAGE磁場1磁路2磁化現(xiàn)象3電磁感應(yīng)4互感5單元五磁場與電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解磁場的概念、特性和電流的磁效應(yīng)，會用安培定則判斷磁場方向；2.能正確計算安培力的大小，會運用左手定則判斷安培力的方向；3.了解磁路、主磁通和漏磁通的概念，知道主磁通和漏磁通的區(qū)別；4.了解磁化現(xiàn)象及磁性材料種類，能描述物質(zhì)的磁化現(xiàn)象；5.了解渦流產(chǎn)生的原因及其應(yīng)用，知道渦流在工程技術(shù)上的應(yīng)用實例；6.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，理解楞次定律和右手定則；7.理解互感現(xiàn)象和互感的概念，會解釋影響互感的因素；8.熟悉同名端概念，會判別同名端。1.讓學(xué)生了解磁現(xiàn)象的研究歷史，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情；2.使學(xué)生養(yǎng)成實訓(xùn)中遵守紀(jì)律、愛護(hù)公物、安全用電、規(guī)范操作的好習(xí)慣，遵守7S管理規(guī)定;3.培養(yǎng)學(xué)生實訓(xùn)中積極主動、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，養(yǎng)成組內(nèi)協(xié)作、勇?lián)?zé)任，樂于助人的品格。育人目標(biāo)單元五概述知識體系單元五概述單元五磁場與電磁感應(yīng)5.1磁場實踐導(dǎo)入如圖所示，用一根條形磁鐵靠近小磁針，當(dāng)磁鐵N極和S極分別靠近小磁針時，觀察小磁針的旋轉(zhuǎn)方向?？梢钥吹疆?dāng)磁鐵N極靠近小磁針N極時，會發(fā)生排斥現(xiàn)象，而當(dāng)磁鐵N極靠近小磁針S極時會相互吸引。5.1磁場實踐現(xiàn)象這個實驗說明磁鐵和小磁針的磁極之間會產(chǎn)生相互作用的力，同名磁極相互吸引，異名磁極相互排斥。實踐結(jié)論5.1.1磁場和電流的磁效應(yīng)一、磁場

磁場是什么？磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，但磁場是客觀存在的。磁場就是一種存在于磁體和電流周圍，能對身處其中的其他磁體和電流產(chǎn)生磁力（吸引和排斥）作用的特殊物質(zhì)。通常情況下，磁體或電流周圍都存在磁場。

為了形象地描繪磁場在空間的分布，在磁場中畫一些有方向的曲線，使曲線上任何一點的切線方向跟這一點的磁場方向相同，這些曲線稱之為磁感應(yīng)線，如圖5-1-2所示。圖5-1-2條形磁鐵的磁感應(yīng)線

5.1磁場5.1.1磁場和電流的磁效應(yīng)

磁感應(yīng)線是假想的閉合曲線。在磁體外部，由N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極。垂直于紙面的磁場的磁感應(yīng)線也用箭頭來表示。若磁感應(yīng)線垂直紙面向里，只能看到其箭尾，所以用箭尾符號“×”表示；若磁感應(yīng)線垂直紙面向外，只能看到其箭尖，所以用符號“·”表示。5.1磁場5.1.1磁場和電流的磁效應(yīng)二、電流的磁效應(yīng)

1820年4月丹麥物理學(xué)家奧斯特在實驗中發(fā)現(xiàn)，在通電的平直導(dǎo)線下方，平行放置一個小磁針，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這表明電流能夠產(chǎn)生磁場。電流的周圍存在磁場的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。電流的磁效應(yīng)揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。

在通電的長直導(dǎo)線周圍會有磁場產(chǎn)生，其磁感應(yīng)線的方向和電流方向之間的關(guān)系，可以用安培定則，也就是右手螺旋定則判斷：用右手握住導(dǎo)體，伸出大拇指，大拇指所指的方向表示電流方向，彎曲四指的方向表示磁感應(yīng)線的方向，如圖5-1-3所示。5.1磁場圖5-1-3安培定則

5.1.1磁場和電流的磁效應(yīng)在分析通電螺線管的磁感應(yīng)線分布時，用右手握住通電螺線管，讓彎曲四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向表示磁感應(yīng)線的方向，即通電螺線管的N極，如圖5-1-4所示。

5.1磁場圖5-1-4螺線管電流的磁場

實踐步驟1.如圖5-1-5所示，將電源（電池組）、滑動變阻器、開關(guān)通過導(dǎo)線進(jìn)行串聯(lián)；2.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器至合適狀態(tài)（具體狀態(tài)參數(shù)由老師給定）；3.打開開關(guān)，將小磁針平行靠近通電導(dǎo)線，觀察小磁針N極的指向；閉合開關(guān)，記錄發(fā)生的現(xiàn)象。5.1磁場

圖5-1-5感知電流的磁效應(yīng)

實踐應(yīng)用實踐考核1.記錄并給予評分，見表5-1所示。5.1磁場開關(guān)小磁針N極方向小磁針S極方向電流有無斷開

閉合

表5-1電流的磁效應(yīng)實驗記錄表2.實踐應(yīng)用綜合考核，見表5-2所示。評價內(nèi)容測試完成情況（30）測試正確情況（30）7S管理（20）小組合作（20）成績（100）得分

收獲

不足表5-2電流的磁效應(yīng)實驗評價表實踐結(jié)論根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，在通電的長直導(dǎo)線周圍

（有/無）磁場產(chǎn)生，若用右手握著通電直導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，則會發(fā)現(xiàn)四指的環(huán)繞方向____________（是/不是）磁場方向，這就是判斷直線電流磁場方向的安培定則，也就是右手螺旋定則。5.1磁場5.1.2描述磁場的物理量

磁場不僅有方向，而且有強(qiáng)弱。地球磁場在赤道處最弱，南北極最強(qiáng)，需要有哪些物理量來描述磁場的性質(zhì)和特征呢？

5.1磁場一、磁感應(yīng)強(qiáng)度

在磁場中，垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線所受的磁場力

與通過的電流和導(dǎo)線長度

的乘積的比值，稱為通電直導(dǎo)線此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。即

（5-1）

式中，

為通電直導(dǎo)線受到的磁場力，單位為牛（N）；

為導(dǎo)體中的電流，單位為安培（A）；

為導(dǎo)體在磁場中的有效長度，單位是米（m）；

為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特（T）。

5.1.2描述磁場的物理量二、磁通

如圖5-1-6所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為

的勻強(qiáng)磁場中取一個與磁場方向垂直且面積為S的平面，則

與的S乘積，叫做穿過這個平面的磁通量

，簡稱磁通。即

式中，

為磁通，單位是韋伯（Wb），簡稱韋；

為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特斯拉（T），簡稱特；S為垂直于磁場方向的面積，單位是平方米（

）。

5.1磁場（5-2）圖5-1-6磁通量

磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個矢量，它的方向即為該點的磁場方向。

如果磁場中各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向均相同，稱為勻強(qiáng)磁場。5.1.2描述磁場的物理量5.1磁場三、磁導(dǎo)率1.磁導(dǎo)率

磁感應(yīng)強(qiáng)度

的大小不僅與產(chǎn)生磁場的電流大小和導(dǎo)體形狀有關(guān)，還與導(dǎo)體周圍物質(zhì)（又叫做磁介質(zhì)）的導(dǎo)磁性有關(guān)。在磁場中放入磁介質(zhì)時，介質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

將發(fā)生變化，磁介質(zhì)對磁場的影響程度取決于它本身的導(dǎo)磁性能。

物質(zhì)導(dǎo)磁能力的強(qiáng)弱用磁導(dǎo)率來表示。

的單位是亨利/米（H/m）。不同的物質(zhì)磁導(dǎo)率不同。在相同的條件下，

值越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度

越大，磁場越強(qiáng)；

值越小，磁感應(yīng)強(qiáng)度

越小，磁場越弱。5.1.2描述磁場的物理量5.1磁場

實驗測得真空的磁導(dǎo)率為一個常數(shù)，用

表示，即2.相對磁導(dǎo)率

為了比較各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，將其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率

比較，其比值稱為相對磁導(dǎo)率，用

表示，即

相對磁導(dǎo)率沒有單位，它隨磁介質(zhì)種類不同而不同。根據(jù)相對磁導(dǎo)率的大小，可將磁介質(zhì)分為三類：順磁性物質(zhì)（

且與1相近），反磁性物質(zhì)（

且與1相近），鐵磁性物質(zhì)（

）。通常把鐵磁性物質(zhì)稱為強(qiáng)磁性物質(zhì)，它在電工技術(shù)方面有十分廣泛的應(yīng)用。表5-3列出了幾種常見材料的相對磁導(dǎo)率。（5-4）5.1.2描述磁場的物理量5.1磁場表5-3幾種常用鐵磁性物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率性材料相對磁導(dǎo)率材料相對磁導(dǎo)率鈷174已經(jīng)退火的鐵7000未經(jīng)退火的鑄鐵240變壓器鋼片7500已經(jīng)退火的鑄鐵620在真空中融化的電解鐵12950鎳1120鎳鐵合金60000軟鋼2180“C”型坡莫合金1150005.1.2描述磁場的物理量四、磁場強(qiáng)度

研究表明，磁場中各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，為了使磁場的計算簡單，常用磁場強(qiáng)度來表示磁場的大小和方向。磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁介質(zhì)磁導(dǎo)率的比值稱為該點的磁場強(qiáng)度，用

表示，即

5.1磁場

磁場強(qiáng)度也是一個矢量，在均勻磁介質(zhì)中，它的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。在國際標(biāo)準(zhǔn)單位制中，它的單位為安/米(

)。

（5-6）5.1.3磁場對通電導(dǎo)線的作用力

磁場不僅對磁體有力的作用，對電流也會有力的作用。磁場對其中的通電直導(dǎo)線的作用力，稱為安培力。當(dāng)電流

的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度

垂直時，安培力大小表示為：

5.1磁場

如圖5-1-7所示，當(dāng)電流的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度有一定夾角

時，將

分解為兩個互相垂直的分量：一個與電流垂直的分量，

，一個與電流平行的分量，

。

對電流沒有力的作用，磁場對電流的作用力是由產(chǎn)生的。

（5-7）圖5-1-7磁場對直流電流的作用力因此安培力大小表示為：

5.1磁場當(dāng)

時，安培力

最大；當(dāng)

時，安培力

。其中

表示作用力的大小，單位為牛（N）；

是磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特（T）；

是導(dǎo)體在磁場垂直方向上的長度，單位為米（m）。磁場對電流作用力的方向用左手定則來判斷。具體判別方法是：伸展左手，四指并攏，大拇指與四指位于同一平面且相互垂直，讓磁感線垂直穿過掌心，四指指向?qū)w中所通過的電流方向，則大拇指所指的方向為導(dǎo)體所受的安培力的方向，如圖5-1-8所示。（5-8）5.1.3磁場對通電導(dǎo)線的作用力圖5-1-8左手定則1.如圖5-1-9所示，將電源（電池組）、滑動變阻器、開關(guān)通過導(dǎo)線進(jìn)行串聯(lián)，將變阻器的阻值放置在阻值最大狀態(tài)；2.快速閉合開關(guān)并立即斷開，觀察導(dǎo)體的移動方向；3.將電源極性對調(diào)，再快速地閉合開關(guān)并立即斷開，再觀察導(dǎo)體的移動方向。

5.1磁場實踐應(yīng)用實踐步驟

圖5-1-9磁場對電流的作用力實驗實踐考核1.記錄并給予評分，見表5-4所示。5.1磁場表5-4磁場對電流的作用力實驗記錄表電源正向電源反向開關(guān)電流有無導(dǎo)體移動方向電流有無導(dǎo)體移動方向斷開

閉合

2.實踐應(yīng)用綜合考核，見表5-5所示。表5-5磁場對電流的作用力實驗評價表評價內(nèi)容測試完成情況（30）測試正確情況（30）7S管理（20）小組合作（20）成績（100）得分

收獲

不足5.1磁場實踐結(jié)論根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，若左手大拇指和四指在同一平面上且相互垂直，掌心對著磁場方向，四指指向電流方向，則大拇指指向與導(dǎo)體所受到的作用力方向

（相同/不同），這就是左手定則。一、磁路

在電動機(jī)和變壓器內(nèi)，常把線圈套裝在鐵芯上。當(dāng)線圈內(nèi)通有電流時，就會在線圈周圍的空間形成磁場，由于鐵芯的導(dǎo)磁性能比空氣好得多，所以絕大部分磁通將在鐵芯內(nèi)通過，這部分磁通稱為主磁通，圍繞載流線圈和部分鐵芯周圍的空間，還存在少量分散的磁通，這部分磁通稱為漏磁通。磁通經(jīng)過的閉合路徑稱為磁路。5.2磁路(a)變壓器的磁路(b)兩級直流電動機(jī)的磁路圖5-2-1兩種常見的磁路

*二、磁路歐姆定律和全電流定律

為了便于分析磁路，將磁路情況模擬為電路進(jìn)行分析，利用電路歐姆定律，找出對應(yīng)的磁路歐姆定律。磁路中的磁通

等于作用在該磁路上的磁動勢

除以磁路的磁阻

，稱為磁路歐姆定律，即，5.2磁路（5-9）其中磁阻，單位為1/亨（1/H）。磁動勢

，單位為安培（A）。磁通量

，單位為韋伯(Wb)。

一般情形下，通過空間某截面的電流應(yīng)包括傳導(dǎo)電流與位移電流，兩者之和稱為全電流。任意一個閉合回線上的總磁壓等于被這個閉合回線所包圍的面內(nèi)穿過的全部電流的代數(shù)和，稱為全電流定律。

在勻強(qiáng)磁場旳磁路中，各段磁路的材料及截面積都相同，全電流定律公式表示為：5.2磁路（5-10）其中

是磁場強(qiáng)度，單位為

，

是磁路中心線長度，單位為米（m），

是線圈電流，單位為安（A），

是線圈匝數(shù)。在實驗臺上不均勻地撒一些鐵粉，拿一枚鐵針靠近鐵粉。將磁鐵和鐵針相互

摩擦，再次用鐵針靠近鐵粉，并注意觀察。*5.3磁化現(xiàn)象實踐導(dǎo)入沒有用磁鐵摩擦的鐵針不能吸引鐵粉，而用磁鐵對鐵針摩擦后，鐵針可以吸引鐵粉。實踐現(xiàn)象實驗結(jié)論這個實驗說明經(jīng)過磁鐵摩擦的鐵針就相當(dāng)于一個磁鐵，同樣表現(xiàn)出與磁鐵相同的特性。*5.3磁化現(xiàn)象

本來不具備磁性的物質(zhì)，由于受磁場的作用而具有磁性的現(xiàn)象稱為鐵磁性物質(zhì)的磁化。磁化就是將分散的磁場集中到鐵磁性物質(zhì)（通常稱為鐵芯）中來。由于順磁性物質(zhì)和反磁性物質(zhì)的導(dǎo)磁性能較差，一般在實際生產(chǎn)生活中用鐵磁性物質(zhì)作為導(dǎo)磁材料。鐵磁性物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨外磁場H變化而變化所形成的曲線B-H稱為磁化曲線，鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線如圖5-3-1所示。*5.3磁化現(xiàn)象

磁化過程分為四個階段：起始段oa，此段磁化的速度很慢，鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很低；直線段ab，此段的B隨H近似線性增大，物質(zhì)的磁導(dǎo)率也逐漸增大；接近飽和段bc，此段的磁導(dǎo)率最大，一般電動機(jī)和變壓器的鐵芯都工作在接近飽和段；飽和段cd，此段的B不再隨H變大而增大。當(dāng)鐵芯飽和后，若H再變小，B不隨H同步減小，而是滯后于H的變化。圖5-3-1磁化曲線

曲線oabcd被稱為基本磁化曲線，A點的磁感應(yīng)強(qiáng)度被稱為剩磁，B點的磁場強(qiáng)度被稱為矯頑力，AB段曲線被稱為退磁曲線。在反復(fù)磁化過程中，鐵芯的B總是滯后于H的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象，反復(fù)磁化所產(chǎn)生的閉合磁化曲線稱為磁滯回線，反復(fù)磁化過程中的能量損耗稱作磁滯損耗。*5.3磁化現(xiàn)象5.4電磁感應(yīng)實踐導(dǎo)入如圖5-4-1所示，當(dāng)導(dǎo)體ab在磁場中前后運動時，電流表的會顯示產(chǎn)生了電流嗎？圖5-4-1導(dǎo)體在磁場中來回運動可以看到當(dāng)導(dǎo)體ab在磁場中前后運動時，電流表的指針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論這個實驗說明閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線的運動時，電路中就會有電流產(chǎn)生。5.4電磁感應(yīng)5.4.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象

1831年，科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了磁與電之間的關(guān)系，即只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。

當(dāng)閉合回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線的運動時，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，如何確定感應(yīng)電流的方向呢？可以用右手定則判斷，也可以用楞次定律來判斷。一、右手定則伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線穿過掌心，并且使拇指指向?qū)w運動的方向，此時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。如圖5-4-2所示。5.4電磁感應(yīng)圖5-4-2右手定則5.4.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、楞次定律

將線圈和電流表相連，當(dāng)條形磁鐵插入線圈，或者把磁鐵從線圈中拔出時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁鐵和線圈之間發(fā)生了相互作用，而這個作用總是要阻礙磁鐵的運動。如圖5-4-3所示，

當(dāng)磁鐵N極插入線圈受到排斥，這時線圈靠近磁鐵一端出現(xiàn)相同極性；當(dāng)磁鐵N極拔出線圈受到吸引，這時線圈靠近磁鐵一端出現(xiàn)相異極性。楞次定律指出：閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，它的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通的變化。這是判斷感應(yīng)電流方向的普遍規(guī)律。5.4電磁感應(yīng)圖5-4-3磁鐵插入（拔出）線圈

5.4.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象

應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟為：首先確定原來磁場的方向和穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少；再根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向，即穿過線圈的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向和原磁場方向相反，阻礙磁通的增加；穿過線圈的磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向和原磁場方向相同，阻礙磁通的減少。5.4電磁感應(yīng)1.如圖5-4-4所示，將線圈和電流表進(jìn)行串聯(lián)；2.將條形磁鐵按圖（a）所示，勻速插入線圈，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)方向；3.將條形磁鐵按圖（b）所示，保持不動，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)方向；4.將條形磁鐵按圖（c）所示，勻速拔出線圈，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)方向。5.將條形磁鐵反向，即N上S下，依次重復(fù)上述步驟。

5.4電磁感應(yīng)實踐應(yīng)用實踐步驟（a）（b）（c）圖5-4-4電磁感應(yīng)現(xiàn)象實踐考核1.記錄并給予評分，見表5-6所示。表5-6電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗記錄表2.實踐應(yīng)用綜合考核，見表5-7所示。表5-7電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗評價表評價內(nèi)容測試完成情況（30）測試正確情況（30）7S管理（20）小組合作（20）成績（100）得分

收獲

不足磁鐵運動情況電流表指針偏轉(zhuǎn)方向（磁鐵N下S上）電流表指針偏轉(zhuǎn)方向(磁鐵N上S下)

插入線圈

磁鐵靜止

拔出線圈

5.4電磁感應(yīng)實踐結(jié)論從實驗現(xiàn)象可知，當(dāng)磁鐵插入或拔出線圈時，電流表（有/無）電流通過，這種現(xiàn)象就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

5.4電磁感應(yīng)

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分切割磁感線運動的導(dǎo)線或者磁通量變化的線圈就相當(dāng)于電源，感應(yīng)電動勢的方向與感應(yīng)電流的方向一致，仍可用右手定則和楞次定律來判斷。

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，長度為的導(dǎo)體以速度做切割磁感應(yīng)線運動，運動方向與磁感應(yīng)線方向成角，如圖5-4-5所示。

5.4電磁感應(yīng)5.4.2電磁感應(yīng)定律圖5-4-5B與v不垂直時的感應(yīng)電動勢切割磁感線的導(dǎo)體會產(chǎn)生電動勢

，由實驗與理論推導(dǎo)可知：

5.4電磁感應(yīng)5.4.2電磁感應(yīng)定律（5-9）把線圈在

時間內(nèi)磁通的改變量

用表示，則感應(yīng)電動勢為：

（5-10）上式表明線圈中感應(yīng)電動勢的大小與穿過線圈的磁通變化率成正比，這個規(guī)律稱為法拉第電磁感應(yīng)定律。法拉第電磁感應(yīng)定律適用于所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

【例題5-1】一根導(dǎo)線的有效長度為0.5m，以200m/s的線速度運動。如果磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.04T，計算以下情況時的感應(yīng)電動勢：（1）導(dǎo)線垂直于磁場；（2）導(dǎo)線與磁場成30°角。

解：（1）當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場運動時，

（2）當(dāng)導(dǎo)線與磁場成角運動時，5.4電磁感應(yīng)5.4.2電磁感應(yīng)定律5.5互感實踐導(dǎo)入如圖5-5-1所示電路，將線圈、滑動變阻器、開關(guān)通過導(dǎo)線相連，將變阻器的阻值放置在阻值最大狀態(tài)。觀察開關(guān)S閉合或者斷開時，檢流計的指針是否發(fā)生變化？開關(guān)S閉合或斷開的瞬間，檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論開關(guān)閉合或斷開時，檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明線圈II回路中有感應(yīng)電流。這種現(xiàn)象就是互感現(xiàn)象。5.4電磁感應(yīng)5.5互感

在兩個相鄰線圈中，一個線圈的電流隨時間變化時導(dǎo)致穿過另一線圈的磁通量發(fā)生變化，而在該線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象。

互感的大小與線圈的幾何尺寸、形狀、匝數(shù)、導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁性能及兩線圈的相對位置有關(guān)。這些因素會影響磁通量的變化，由此影響互感的大小。一、互感系數(shù)

如圖5-5-2所示，

、

分別為兩個線圈的匝數(shù)。當(dāng)?shù)谝粋€線圈中有電流

通過時，它所產(chǎn)生的磁通有一部分穿過第二個線圈，這一部分稱為互感磁通，表示為

，它在第二個線圈上產(chǎn)生互感磁鏈

，即

。同樣，當(dāng)?shù)诙€線圈有電流

時，它產(chǎn)生的磁通有一部分穿過了第一個線圈，這一部分互感磁通表示為

，它產(chǎn)生互感磁鏈

。5.5互感互感系數(shù)是互感磁鏈與產(chǎn)生此磁鏈電流的比值，即

其中，單位為亨(H)。通?；ジ邢禂?shù)和兩個回路的結(jié)構(gòu)、相互位置及磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，而與回路中的電流無關(guān)。只有當(dāng)媒介質(zhì)為鐵磁性材料時，互感系數(shù)才與電流有關(guān)。圖5-5-2互感線圈

（5-11）5.5互感二、互感電動勢對于兩個靠得很近的線圈，當(dāng)?shù)谝粋€線圈的電流發(fā)生變化時，將在第二個線圈中產(chǎn)生互感電動勢

，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，可得：

設(shè)兩線圈的互感系數(shù)為常數(shù)，將代入上式得：同理，當(dāng)?shù)诙€線圈中電流發(fā)生變化時，在第一個線圈中產(chǎn)生互感電動勢

為：上式說明，線圈中的互感電動勢，是與互感系數(shù)和另一線圈中電流的變化率的乘積成正比?；ジ须妱觿莸姆较?，可用楞次定律判定。（5-12）（5-13）（5-14）5.5互感三、同名端（一）同名端的定義同名端，是互感線圈之間的電流或電動勢相位判別的依據(jù)。同名端具體指的是：當(dāng)兩個互感線圈通入電流，所產(chǎn)生的磁通方向相同時，兩個線圈的電流流入端稱為同名端(又稱同極性端)，用“?”或者“·”表示，反之則為異名端。如圖5-5-3所示，對于（a）圖電流分別從1、3端流入線圈，此時兩電流所產(chǎn)生的磁通互相加強(qiáng)，所以1、3為同名端。同理（b）圖中1、4為同名端。（a）(b)圖5-5-3同名端的概念5.5互感（二）互感線圈的同名端1.線圈L1和線圈L2繞向相同如圖5-5-4(a)所示的兩個線圈，當(dāng)線圈L1中的電流增加時，則所產(chǎn)生的磁通也隨之增加，應(yīng)用右手螺旋定則，磁通方向向右。這時線圈L1中要產(chǎn)生自感電動勢，線圈L2中要產(chǎn)生互感電動勢。這兩種感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通都與原磁通方向相反，方向均向左，以阻礙的增加。線圈L1中自感電動勢的極性A端為正，B端為負(fù)，線圈L2中互感電動勢的極性C端為正，D端為負(fù)?？芍?，A端與C端、B端與D端的極性相同。

感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通方向

（a）(b)圖5-5-4互感線圈的同名端和繞向關(guān)系

5.5互感2.線圈L1和線圈L2繞向相反

如圖5-5-4(b)所示的兩個線圈，當(dāng)線圈L1中的電流增加時，則所

產(chǎn)生的磁通也隨之增加，應(yīng)用右手螺旋定則可知，磁通方向向右。這兩種感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通都與原磁通方向相反，方向均向左，以阻礙磁通的增加。

注意：這里的“極性”是指感應(yīng)電動勢的極性，感應(yīng)電流流出線圈的一端為“+”，感應(yīng)電流流入線圈的一端為“-”。線圈L1中自感電動勢的極性A端為正，B端為負(fù)。線圈L2中因為線圈繞向相反，互感電動勢的極性D端為正，C端為負(fù)，即A與D、B與C的極性相同。

3.結(jié)論若圖5-5-4(a)所示的線圈L1的隨時間而減少，則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通與原磁通方向相同，方向向右，以阻礙原磁通的減少。這時L1和L2中的感應(yīng)電動勢的方向都反了過來，但A端與C端、B端與D端的極性仍然相同。

5.5互感

同理，若圖5-5-4(b)所示的線圈L2的隨時間而減少，則L1和L2中的感應(yīng)電動勢的方向都反了過來，但A端與D端、B端與C端的極性仍然相同。

另外無論電流從哪端流入線圈，上述相應(yīng)端的極性仍然相同。

因此，互感線圈在電流變化所產(chǎn)生的磁通統(tǒng)一作用下，感應(yīng)電動勢極性相同的端點稱為同名端，反之叫做異名端。在標(biāo)出同名端以后，每個線圈的具體繞法和它們的相對位置就不需要在圖上表示出來，圖5-5-4(a)就可以畫成圖5-5-5的形式。那么圖