8.1磁场与磁感应强度 课件 -2023-2024学年高二上学期（中职）物理湖南科技版电工电子类

08 磁场及其应用 导入 神奇梦幻的极光 在地球的南北极附近上空，时常出现神奇美丽的极光，将夜 晚装扮得非常梦幻。它们呈带状、弧状、幕状、放射状等，神秘莫测，绚丽多彩。 自古，人们对极光就有许多的猜想，在不懈的探索中逐渐认识到，这是太阳辐射到地球的带电高能粒子与地球磁场、地球大气等的共同杰作。极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也会出现极光。 那么，极光与地磁场究竟有怎样的关联呢？本章我们学习与磁场有关的知识。 我们知道，磁体和通电导线周围都存在磁场，在电工电子技术领域会遇到许多与磁场相关的问题，比如磁场如何分布？如何描述磁场的强弱与方向？带着这些问题我们一起学习本节内容。 第一节 磁场与磁感应强度 当两个磁体的磁极靠近时，会出现同名磁极相斥、异名磁极相吸的现象（图 8-1）。为什么磁体间没有接触也会产生相互作用？这是因为在磁体周围存在一种特殊物质——磁场。磁场 能够对磁体产生力的作用。 一、磁场  磁感线 第一节 磁场与磁感应强度 磁场既有强弱还有方向。例如，在条形磁体形成的磁场中，N（北）极和 S（南）极附近的磁场较强，在磁体中间附近的磁场较弱；不同位置磁场的方向也不尽相同。人们把磁场中某点小磁针静止时北极的指向规定为该点磁场的方向。那么，怎样描述磁场的强弱和方向呢？ 英国物理学家法拉第提出用磁感线来形象地描述磁场。磁感线是在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，磁感线上任意一点的切线方向即该点的磁场方向（图 8-2）。磁感线是闭合曲线，不会相交。磁感线分布越密的地方，磁场越强；磁感线分布越疏的地方，磁场越弱。 一、磁场  磁感线 第一节 磁场与磁感应强度 实验中常用铁屑来显示磁体周围磁场的分布，由此也可画出相应的磁感线。图 8-3 是条形磁体周围的磁感线分布示意图。在磁体外部，磁感线从 N 极到 S 极；在磁体内部，磁感线则是从 S 极到 N 极。 一、磁场  磁感线 第一节 磁场与磁感应强度 磁场对通电直导线的作用 如图 8-4 所示，用两根劲度系数较小的弹簧把一矩形线圈悬挂起来，放入蹄形磁体形成的磁场中。接通电源，观察弹簧的受力情况。 保持磁场和磁场中通电导线的长度不变，改变电流的大小，你能观察到什么现象？ 保持磁场与电流的大小不变，用磁体并排的方法改变磁场中通电导线的长度，再次观察弹簧的受力情况。 一、磁场  磁感线 第一节 磁场与磁感应强度 做中学 那么如何定量描述磁场的强弱呢？下面我们通过实验进行探究。 实验表明，通电电流越大，通电直导线在磁场中的长度越长，通电直导线受到的力就越大。精确实验表明，在磁场中的某一位置垂直于磁场方向放入一小段通电直导线，通电直导线受到的力 跟电流 和直导线长度 的乘积成正比。因此， 和 之比只与磁场有关，在不同磁场或同一磁场的不同位置，此比值通常不同，因此可用其描述磁场的强弱。 二、磁感应强度 第一节 磁场与磁感应强度 二、磁感应强度 第一节 磁场与磁感应强度 物理学中，把垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力 与电流 和直导线的长度 的乘积之比，称为磁感应强度，用符号 表示，即 在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号为 。 通常，地面附近地磁场的磁感应强度，约为； 太阳表面磁场的磁感应强度约为 ；电动机和变压器铁芯中磁场的磁感应强度约为 。 磁感应强度是矢量。磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 二、磁感应强度 第一节 磁场与磁感应强度 在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，则这个区域的磁场称为匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等距的直线。例如，两个相距很近的平行异名磁极间中央部分的磁场可视为匀强磁场（图 8-5），通电长直螺线管内部的磁场也可视为匀强磁场。 在电磁学及其技术应用的研究中，经常还会涉及另一个物理量——磁通量。如图 8-7 所示，在磁感应强度为 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直、面积为 的平面，物理学中，把磁感应强度 与面积 的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，简称磁通，用符号 表示。 三、磁通量 第一节 磁场与磁感应强度 三、磁通量 第一节 磁场与磁感应强度 在国际单位制中，磁通量的单位为韦伯，简称韦，符号为。 由 可得，即磁感应强度为穿过垂直磁场方 向的磁通量与其穿过的面积之比。从磁通量也可看出，磁感线密的地方磁感应强度大，磁感线疏的地方磁感应强度小。 事实上，不仅磁体能产生磁场，电流也能产生磁场。这是丹麦物理学家奥斯特在 1820 年首先发现的现象。那么，通电导体周围的磁场是怎样分布的呢？ 下面我们通过