5-1 磁场的基本知识(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

第五章 电与磁 1 §５－２　电流的磁效应 §５－１　磁场的基本知识 §５－３　磁场对电流的作用 §５－４　铁磁材料 §５－６　电磁感应 §５－５　磁路欧姆定律 §５－７　自感 §５－８　互感 电流的周围存在磁场的现象，称为电流的磁效应；而处于变化磁场中的导体又会产生感应电动势，这称为电磁感应。可见，电与磁是两个相互联系不可分割的基本现象，几乎所有电气设备的工作原理都与电和磁密不可分。例如，人们常用的电力变压器（见图a）是利用电磁感应原理制成的，而电动机（见图b）则是利用通电导体在磁场中受力以及电磁感应原理制成的。 本章从磁场的基本知识开始，介绍电流的磁效应、磁场对运动电荷和载流导体的作用、常用铁磁材料、磁路欧姆定律以及电磁感应现象和规律。 4 第一章　电路基础 5 电力变压器和电动机 第一章　电路基础 §5-1 磁场的基本知识 6 学习目标 1. 了解磁体及其性质。 2. 掌握磁场的基本物理量。 7 第一章　电路基础 一、磁体及其性质 1. 磁体与磁极 人们把物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分为天然磁体和人造磁体两大类。工业中常见的人造磁体有条形磁体、蹄形磁体和针形磁体等，如图所示。 8 常见的人造磁体 第一章　电路基础 磁体两端磁性最强的部分称为磁极。一个可以在水平面内自由转动的条形磁铁或小磁针，静止后总是一个磁极指南，一个磁极指北，如图所示。指南的磁极称为指南极，简称南极（S）；指北的磁极称为指北极，简称北极（N）。 与电荷之间的作用力相似，磁极之间也有相互作用力：同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 9 小磁针 第一章　电路基础 2. 磁场与磁感线 两个互不接触的磁体之间为什么会存在相互的作用力呢？这是因为磁体周围的空间存在着一种特殊的物质——磁场。它之所以特殊，在于它是看不见、摸不着的，但是又具有一般物质所固有的一些属性（如力和能的特性）。判断某空间是否存在磁场，一般可用一个小磁针来检验：能使小磁针转动，并总是停留在一个固定方向的空间都存在着磁场。 10 第一章　电路基础 为了形象地描绘磁场的大小和方向，人们引入磁感线的概念。对磁感线有如下规定： （1）磁感线是互不交叉的闭合曲线，磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。 （2）磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极所指的方向。 （3）磁感线的密疏程度表示磁场的强弱，即磁感线越密的地方磁场越强，反之越弱。磁感线均匀分布而又相互平行的区域称为均匀磁场，反之则称为非均匀磁场。 11 第一章　电路基础 12 用铁屑模拟磁场 条形磁铁的磁感线 第一章　电路基础 二、磁场的基本物理量 磁场的基本物理量很多，它们从各个不同的角度描述了磁场的性质。如前面所介绍的磁感线，就是定性描述磁场在某一空间分布情况的物理量。 1. 磁感应强度B 磁感应强度是定量地描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量。 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及导线有效长度l的乘积Il的比值，称为该点的磁感应强度，用符号B表示，即： 磁感应强度的单位是特斯拉（T），简称特。 磁感应强度是矢量，它的方向就是该点磁场的方向。 13 第一章　电路基础 2. 磁通Φ 磁通是定量描述磁场在某一范围内分布情况的物理量，用符号Φ表示。 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通Φ，如图a所示。即： Φ＝BS 如果磁感应强度B的单位是T，面积S的单位是m2，则磁通的单位是韦伯（Wb），简称韦。 由上式可得： 可见，磁感应强度在数值上等于与磁场方向垂直的单位面积上的磁通，所以磁感应强度又称为磁通密度，从而得到它的另一个单位是Wb/m2。 14 第一章　电路基础 15 磁通 a)平面与B垂直 b)平面与B有夹角 第一章　电路基础 3. 磁导率μ 如果先用插有铁棒的通电线圈去吸引铁屑，然后把通电线圈中的铁棒换成铜棒再去吸引铁屑，便会发现这两种情况下的吸力大小不同，前者比后者大得多。这表明不同的介质对磁场的影响不同，影响的程度与介质的导磁性能有关。 磁导率就是一个用来表示介质导磁性能好坏的物理量，用符号μ表示，其单位是亨利/米（H/m）。由实验得到真空的磁导率μ0＝4π×10-7 H/m，且为一常数。 16 第一章　电路基础 根据相对磁导率的大小，可把物质分为两大类，见表。 17 根据相对磁导率大小对物质的分类 第一章　电路基础 4. 磁场强度H 实验表明，在真空中，通电环形线圈中磁感应强度B0的大小与线圈的匝数N、线圈长度l及线圈中电流I的大小有关，用公式表示为： 把环形线圈从真空中取出，并在其中放入相对磁导率为μr的介质后，磁感应强度增大为真空中的μr倍，即： 18 第一