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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 电磁学基础知识,第二节,磁场对电流的作用,第一节,电流的磁场,第三节,电磁感应,第四节,自感与互感,电流的磁场,磁的基本知识,1,磁现象的电本质,3,电流,产生,磁场,2,物质的磁化,4,磁的基本知识,吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。常见的人造磁体有条形磁铁、马蹄形磁铁和小磁针等。,磁的基本知识,磁场具有方向性。在磁场中某一点，磁针静止时,N,极所指的方向，我们规定为该点的磁场方向。,电流产生磁场,法国物理学家安培通过实验发现了电流的方向与其产生的磁场方向存在着一定的关系，即安培定则，又称为右手螺旋定则。,磁现象的电本质,通电导体周围存在磁场，说明了磁场是电荷的运动产生的。与此相同，磁铁的磁场也是由磁铁内部电荷的运动产生的。,物质的磁化,磁导率,用来衡量物质导磁能力的大小，单位是亨,/,米（,H/m,）。,按磁导率将自然界中的物质分为铁磁性物质和非铁磁性物质两类。,铁、镍、钴及其合金的的磁导率很高，,0,，通常把这一类物质称为铁磁性物质，又叫铁磁材料。,常把铁磁材料分为三类：硬磁材料、软磁材料、矩磁材料,物质的磁化,约束在铁心所限定范围内的磁通路径称为磁路。,磁场对电流的作用,磁感应强度,1,磁场对通电线圈的作用,3,磁场对直导体的作用,2,磁感应强度,垂直于磁场方向的通电导体受到的电磁力,F,与导体中的电流,I,和有效长度,l,的乘积,Il,的比值叫作该点的磁感应强度，用,B,表示，即,磁感应强度,磁感应强度是一个矢量，它的方向是该点的磁场方向，单位是特斯拉，简称特（,T,）。,我们把穿过磁场中的某一面积的磁力线条数叫作穿过该面积的磁通量，简称磁通（,）。,如果在一个磁感应强度为,B,的均匀磁场中，有一个垂直于磁力线方向的面积为,S,的平面，那么穿过这个平面的磁力线条数就是,磁通的单位是韦伯，简称韦（,Wb,）。,磁场对直导体的作用,磁感应强度,B,在数值上等于垂直于磁场方向的载流直导体所受磁场力,F,与直导体中的电流,I,和导体的有效长度,l,的乘积,Il,之比。,F=BIl,左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁力线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，那么拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向。,磁场对直导体的作用,磁场对直导体的作用,例,10-1,试判断图,10-12,中载流直导体的受力方向。,解：利用左手定则来判断载流直导体的受力方向，图,a,中导体受力方向向下；图,b,中导体受力方向向上。,(2),晶体管电流放大作用：当基极电流,I,B,从,0.01mA,变为,0.02mA,时，集电极电流,I,C,从,0.56mA,变为,1.14mA,，二者变化量之比为,磁场对通电线圈的作用,线圈所受转矩为,电磁感应,电磁感应产生的条件,1,法拉第电磁感应定律,3,楞次定律,2,涡流,4,电磁感应产生的条件,1.直导体中产生的感应电动势,当闭合电路中部分导体与磁场发生相对运动而切割磁力线时，电路中就有电流产生。,电磁感应产生的条件,右手定则：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁力线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，那么其余四指所指就是感应电动势的方向。,电磁感应产生的条件,2.,线圈中磁通变化引起的感应电动势,当穿过闭合线圈中的磁通发生变化时也会产生感应电动势。,楞次定律,当穿过线圈回路的磁通发生变化时，有感应电动势产生。感应电流所产生的磁场总是阻碍线圈中磁通量的变化，也就是说当线圈中的磁通要增大时，感应电流将产生一个磁场去阻碍它增大；当线圈中的磁通要减小时，感应电流将产生一个磁场去阻碍它减小。,用楞次定律判断感应电动势方向的步骤：,(1)判定原磁通的方向及其变化趋势；,(2)确定感应电流磁场的方向；,(3)用安培定则判断感应电动势的方向。,法拉弟电磁感应定律,线圈中的感应电动势的大小与线圈内部磁通量的变化率（磁通的变化速度）成正比。,法拉弟电磁感应定律,例,10-2,设图,10-18,中线圈匝数,N,=400,匝，由于某种原因，穿过线圈的磁通在,0.2s,内减少了,410,-2,Wb,求线圈中感应电动势的大小和方向。,线圈中的感应电动势的大小为,感应电动势,e,的方向与磁通,方向符合安培定则，方向如图,10-18,所示。,涡 流,如果线圈中的铁心由整块铁磁材料制成，则相当于许多与磁通相垂直的闭合回路，在这些闭合回路中就会有感应电动势产生。在这个电动势的作用下，形成了许多漩涡形的电流，称为涡流。,涡 流,涡流导致铁心发热，增加能量损耗，称为涡流损耗。,铁损耗：涡流损耗与磁滞损耗合称铁损耗。,变压器和电机等电气设备的铁心一般不用整块材料，而是用硅钢片叠成。,涡 流,近代工业上常用感应炉来冶炼金属。,在感应炉中，有产生高频电流的电源和产生交变磁场的线圈，线圈中间放置一个耐火材料制造的坩埚，用来熔化金属,自感与互感,自感现象,1,电感元件的伏安特性,3,电感,2,互感,4,自感现象,由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应称为自感现象，简称自感。由于自感产生的电动势称自感电动势，用e,L,表示。自感电流用i,L,表示。,电 感,我们把线圈中每通过单位电流所产生的自感磁通数，称作自感系数，简称电感，用,L,表示。其数学式为,电感的单位是亨利，简称亨，用字母,H,表示。,电感元件的伏安特性,结论：,1.,自感是由通过线圈本身的电流发生变化而产生的，是一种特殊的电磁感应现象；,2.,对于空心线圈，自感电动势的大小等于电感和电流变化率的乘积；,3.,自感电动势的方向可用楞次定律判断。,互 感,我们把这种由一个线圈中的电流变化在另一个线圈中产生的电磁感应称为互感现象。由互感产生的感应电动势称为互感电动势。,