电工学第二章劳动第二版.ppt
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1、第二章 磁场与电磁感应21 磁场22 磁场的主要物理量23 磁场对电流的作用24 电磁感应25 自感26 互感东汉王充在论衡中写道:东汉王充在论衡中写道:“司南之杓,投之于地,其柢指南司南之杓,投之于地,其柢指南”最初发现的磁体是被称为最初发现的磁体是被称为“天然磁石天然磁石”的矿物,其中含有主要成分的矿物,其中含有主要成分为为FeFe3 3O O4 4,能吸引其他物体,很像磁铁。,能吸引其他物体,很像磁铁。历史上的磁现象历史上的磁现象:现代生活中的磁现象现代生活中的磁现象上海磁悬浮列车专线西起上海地上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站,东至上海浦东国际铁龙阳路站,东至上海浦东国际机场机场,
2、列车加速到平稳运行之后,列车加速到平稳运行之后,速度是速度是430430公里公里/小时。这个速度小时。这个速度超过了超过了F1F1赛事的最高时速赛事的最高时速。21 磁场一、磁体及其性质二、磁场与磁感线三、电流的磁场一、磁体及其性质 磁性磁性某些物体能够吸引铁、镍、钴等金属或它们的合金的性质。磁体磁体具有磁性的物体。磁体分为天然磁体(如吸铁石)和人造磁体两大类。常见的磁体有:条形磁体蹄形磁体针形磁体磁极磁极磁体磁性最强的部分。实验证明,任何磁体都有两个磁极,而且无论怎样把磁体分割总保持两个磁极。通常指北的磁极称北极(N),指南的磁极称南极(S)。同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥,异名异名磁极相
3、互吸引磁极相互吸引。磁场磁场在磁体周围的空间中存在的一种特殊物质。磁极之间的作用力就是通过磁场进行传递的。2磁感线磁场可以用磁感线来表示,磁场可以用磁感线来表示,是为形象描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。是为形象描述磁场的强弱和方向而引入的假想线。在磁场中,沿磁场中的一些小磁针的在磁场中,沿磁场中的一些小磁针的N极画出一些带箭头的曲线,这样的曲线叫做极画出一些带箭头的曲线,这样的曲线叫做磁感线。磁感线。磁感线存在于磁极之间的空间中。磁感线的方向从北极出来,进入南极,磁感线在磁感线存在于磁极之间的空间中。磁感线的方向从北极出来,进入南极,磁感线在磁极处密集,并在该处产生最大磁场强度,离磁极越远
4、,磁感线越疏。磁极处密集,并在该处产生最大磁场强度,离磁极越远,磁感线越疏。(1)磁感线的切线方向表示磁场方向,其疏密程度表示磁场的强弱。磁感线的切线方向表示磁场方向,其疏密程度表示磁场的强弱。(2)磁感线是闭合曲线,在磁体外部,磁感线由磁感线是闭合曲线,在磁体外部,磁感线由N极出来,绕到极出来,绕到S极;在磁极;在磁体内部,磁感线的方向由体内部,磁感线的方向由S极指向极指向N极。极。(3)任意两条磁感线不相交。任意两条磁感线不相交。条形磁铁周围的磁场条形磁铁周围的磁场蹄形磁铁磁感线分布蹄形磁铁磁感线分布条形磁铁条形磁铁磁感线分布磁感线分布 均匀磁场均匀磁场在磁场的某一区域里,磁感线是一些方向
5、相同分布均匀的平行直线。三、电流的磁场 电流的磁效应电流的磁效应电流产生磁场的现象。1920年年丹麦物理学家奥斯特发丹麦物理学家奥斯特发现现,在,在电流电流周围存在着磁场。现在周围存在着磁场。现在人们称为电流的人们称为电流的磁效应磁效应,是科学史,是科学史上的重大发现,揭开了物理学史上上的重大发现,揭开了物理学史上的一个新纪元。的一个新纪元。1直线电流产生的磁场 右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。2环形电流产生的磁场 右手握住通电螺线管,让弯曲的四指所指方向跟电流的方向一致,则大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向,也就是通
6、电螺线管的磁场北极的方向。作业:在下图中标出由电流产生的磁极极性或电流的方向。CBA22 磁场对电流的作用一、磁场对通电导体的作用如图所示,在蹄形磁铁的两级中悬挂一根直导体并使导体与磁力线垂直。当导体中没有电流流过时,导体静止不动;当电流流过导体时,导体就会向磁体外部移动,若改变电流方向,导体向相反方向移动。通电导体在磁场中移动的原因是受到磁场的作用力。通电导体在磁场中移动的原因是受到磁场的作用力。通常把通电导体在磁场中受到的作用力叫做电磁力通常把通电导体在磁场中受到的作用力叫做电磁力又叫安培力。又叫安培力。左手定则左左左左手手手手定定定定则则则则:伸伸开开左左手手,使使拇拇指指与与四四指指在
7、在同同一一平平面面内内并并跟跟四四指指垂垂直直,让让磁磁感感线线垂垂垂垂直直直直穿穿穿穿入入入入手手心心,四四指指指指向向电电流流的的向向,这这时时拇拇指指所所指指的的就就是是通通电电导导体体所所受受安安培培力的向。力的向。磁磁感应强度感应强度在磁场中,垂直于磁场方向的通电导体,所受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值,用B表示,单位为特斯拉,简称特(T)。二、磁感应强度我们重复左图的实验时发现,通电导体在磁场中受到的磁力大小与导体中的电流大小及导体在磁场中的有效长度(垂直磁力线的长度)成正比,而且电磁力还与磁场的强弱有关:磁场越强电磁力越大,磁场越弱电磁力越小。式中:B为均匀磁场的磁
8、感应强度(T)F为通电导体受到的电磁力(N)I为导体中的电流强度(A)l为导体中磁场的有效长度(m)磁感应强度是个矢量,它的方向就是该点的磁场的方向。磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上,磁感线越密的地方,磁感应强度越大,磁场越强。为讨论问题方便,我们规定用符号 表示电流或磁力线流出纸面,表示电流或磁力线流入纸面。安培力的大小:由式 可知,当测得F、I和l时,就可方便求出某点的磁感应强度。反之当已知B、I和l时,就可求得电磁力。F=ILB (B(BL)L)安培力的大小1.1.当电流与磁场方向当电流与磁场方向垂直时垂直时:2.2.当电流与磁场方当电流与磁场方
9、向夹向夹角时角时:F=ILBsin(为为为为B B与与与与L L的夹角的夹角的夹角的夹角)课堂练习【例【例1 1】画出图中第三者的方向。画出图中第三者的方向。注注注注:安培力的方向总与导线垂直安培力的方向总与导线垂直安培力的方向总与导线垂直安培力的方向总与导线垂直,与磁感应强度垂直。与磁感应强度垂直。与磁感应强度垂直。与磁感应强度垂直。例2、把30cm长的通电直导体放入匀强磁场中,导线中的电流是2A,磁场的磁感应强度是1.2T。求电流与磁场方向垂直时导线所受的磁场力。解:F=ILB=2300.011.2=0.72N两通电导线的相互作用:请问,同向平行电流之间的力是引力还是是斥力I I1 1I
10、I2 2 受力物受力物受力物受力物施力物施力物施力物施力物I I1 1I I2 2 受力物受力物受力物受力物施力物施力物施力物施力物I I1 1I I2 2 受力物受力物受力物受力物施力物施力物施力物施力物通入同方向电流的平行导线相互吸引 通入反方向电流的平行导线相互排斥 三、磁通描述磁场在某一范围内分布情况的物理量叫磁通。磁通磁通设在磁感应强度为B的均匀磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为S,我们把B与S的乘积定义为穿过这个面积的磁通量,简称磁通,用表示。=BS 磁通的单位是韦伯(Wb),简称韦。这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通,所以磁感应强度磁感应强度又称磁通密度磁通密度,并且
11、用Wb/m2作单位。四、磁场对通电线圈的作用由于磁场对通电导体有作用力,因此磁场对通电线圈也应有作用力。SIFFN通电线圈在磁场中会发生转动通电线圈在磁场中会发生转动SFFN但是当线圈的平面与磁场垂直时,就会停止转动但是当线圈的平面与磁场垂直时,就会停止转动改变电流方向改变电流方向SNFF 如如果果在在线线圈圈靠靠惯惯性性越越过过平平衡衡位位置置的的瞬瞬间间,立立刻改变其中的电流方向刻改变其中的电流方向线圈就会继续转动下去线圈就会继续转动下去能够完成这一任务的装置叫做能够完成这一任务的装置叫做换向器换向器彼此绝缘的两彼此绝缘的两个个半圆环半圆环一对与电源一对与电源连接的连接的电刷电刷直流电动机
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- 电工学 第二 劳动
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