3.2 磁场及电磁感应（课件）-高二《电工电子技术与技能》同步教学（科学出版社）

电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 用一块条形磁体可以把小铁钉、回形针、大头针等紧紧地吸附在磁铁的周围，说明条形磁体具有磁性。自然界中存在天然磁体和人造磁体两种。天然存在的磁体（俗称吸铁石）称为天然磁体。平时我们接触的磁体一般都是人造的，有条形、蹄形、针形等，如图（b） ～（d）所示。 磁体 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 3.2.1　磁场的基本概念 1. 磁铁及其性质 能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质叫做磁性，具有磁性的物体就叫做磁体（磁铁）。 不论磁体的形状如何，磁体两端的磁性总是最强，我们把磁性最强的区域叫做磁极。磁针指北的一端叫北极，用 N 表示；指南的一端叫南极，用 S 表示。 N 极和S 极总是成对出现的，如图所示。磁极间相互的作用力表现为同极性相排斥、异极性相吸引。 磁针 磁体都有磁极 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 2. 磁场与磁感线 两块不接触的磁体之间存在着相互的作用力，这说明磁体周围的空间存在着一种特殊的物质——磁场。磁场具有力和能的特性。 为了形象地表示磁场的存在，并描绘出磁场的强弱和方向，人们通常用一根根假想的线条（磁感线）来表示磁场，如图所示。 磁感线 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 磁感线具有以下几个特点： 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) 磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向（即小磁针N极的指向）。 3) 磁感线越密磁场越强；磁感线越疏磁场越弱。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。 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 3.2.2　电流的磁场 实验证明，通电导体周围与永久磁铁一样也存在着磁场。近代科学又进一步证明，产生磁场的根本原因是电流，而且电流越大它所产生的磁场就越强。 1. 载流长直导线产生的磁场 磁感线的方向与导线中电流的方向，可用安培定则（右手螺旋定则）来判断，如图 所示。 通电导线与磁感线安培定则 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 2. 通电螺线管周围的磁场 电流流入螺线管后也会产生磁场。可以用安培定则。 通电螺线管管体周围的磁场 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 3. 电磁铁及其应用 当在通电螺线管内部插入铁心后，铁心被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁心也变成了一个磁体，这样铁心的磁场与螺线管的磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。 电磁铁的作用是通电后产生磁力，便于自动化控制，它的用途很多，在电磁开关、牵引电磁铁、电磁起吊机（见图）、磨床吸盘、电磁阀、电磁刹车等中都有应用。 电磁起吊机 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 3.2.3　磁场的磁感应强度 通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积 S 的磁通量，简称磁通，用字母Φ 表示，其单位为韦伯，用字母 Wb 表示。 磁感应强度是定量描述磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，用字母B 表示。若磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，则该磁场叫做均匀磁场。在均匀磁场中，磁感应强度可表示为 由上式可知，磁感应强度为单位面积的磁通量。磁感应强度的单位为特斯拉，简称特，用字母 T 表示。 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 3.2.4 磁场对载流导体的作用 1. 磁场对载流直导体的作用 电磁力F 的大小与通过导体的电流I 成正比，与载流导体所在位置的磁感应强度B 成正比，与导体在磁场中的长度L 成正比，与导体与磁感线夹角正弦的函数值成正比，即 载流直导体在磁场中所受电磁力的方向用左手定则来判定，如图所示。 左手定则 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 2. 磁场对矩形线圈的作用 通电直导体在磁场中会受电磁力而作直线运动，如果把通电的矩形线圈放在磁场中，线圈会绕OO′轴沿顺时针方向转动。 根据左手定则可以判定F1 和F2 方向相反，它们形成合力矩，使线圈沿着顺时针方向转动。 通电线圈在磁场中的受力 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 3.2.5 电磁感应现象 1. 在磁场中运动直导体的电磁感应现象 当导体垂直于磁感线运动（导体切割磁感线）时，检流计指针会偏转，而且导体切割磁感线的速度越快，检流计指针偏转的角度越大。 在以上实验中产生的电流称为感应电流，产生的电动势称为感应电动势。二者的方向可以用右手定则来判断。 直导体的电磁感应现象实验 右手定则 电容与电感>>> 3.2 磁场及电磁感应 2. 螺旋线圈的电磁感应现象 将一个空心线圈的两端与检流计接成闭合回路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图 所示。 在上述两个实