电工电子技术与技能第3版第4章.ppt

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1、第4章 磁场及电磁感应学习目标【知识目标】1.1.能理解磁 能理解磁 场 场 的概念及其基本物理量 的概念及其基本物理量 2.2.会分析 会分析 电 电 流 流 产 产 生的磁 生的磁 场 场 3.3.会分析 会分析 载 载 流 流 导 导 体在磁 体在磁 场 场 中所受的力 中所受的力 4.4.能理解 能理解 电 电 磁感 磁感 应现 应现 象及定律 象及定律 5.5.能理解楞次定律 能理解楞次定律【技能目标】1.1.会判断通电导体周围的磁场方向 会判断通电导体周围的磁场方向 2.2.会判断载流导体在磁场中所受的力 会判断载流导体在磁场中所受的力 3.3.能正确使用右手定则判断感应电流的方向

2、 能正确使用右手定则判断感应电流的方向 主要内容 4.1 磁场 4.1.1 4.1.1 磁场的基本概念 4.1.2 4.1.2 电流的磁场 4.1.3 4.1.3 载 载 流 流 导线 导线 在磁 在磁 场 场 中所受的力 中所受的力4.2 电磁感应 4.2.1 4.2.1 电 电 磁感 磁感 应现 应现 象 象 4.2.2 4.2.2 感 感 应电 应电 流的方向 流的方向 4.2.3 4.2.3 电 电 磁感 磁感 应 应 定律 定律4.1 磁 场4.1.1 4.1.1 磁场的基本概念 磁场的基本概念 具有磁性的物质就称为磁体，磁体可分为天然磁体（如吸铁石）和人造磁体两大类。常见的人造磁体

3、有条形、蹄形和针形等。【磁体 磁体】任何一个磁体都有两个磁极，即N 极和S 极。磁体之间的相互的作用力表现为同性相斥，异性相吸。指南针就是利用磁体的这种性质制作的。【磁场与磁感应线 磁场与磁感应线】磁体之间相互吸引或排斥的力称为磁力.磁体周围存在磁力作用的区域称为磁场。在磁场中可以利用磁感应线来形象的表示各点的磁场方向。磁感 磁感 应线 应线 具有以下特征：具有以下特征：1 1）磁感）磁感 应线 应线 是互不交叉的 是互不交叉的 闭 闭 合曲 合曲 线 线，在磁体外部由，在磁体外部由N N 极指向 极指向S S 极，在 极，在磁体内部由 磁体内部由S S 极指向 极指向N N 极；极；2 2）

4、磁感）磁感 应线 应线 上任意一点的切 上任意一点的切 线 线 方向，就是 方向，就是 该 该 点的磁 点的磁 场 场 方向；方向；3 3）磁感）磁感 应线 应线 的疏密程度反映了磁 的疏密程度反映了磁 场 场 的 的 强 强 弱，磁感 弱，磁感 线 线 越密表示磁 越密表示磁 场 场 越 越强 强。【磁通 磁通】把垂直穿过磁场中某一截面的磁感线条数称为磁通 把垂直穿过磁场中某一截面的磁感线条数称为磁通,用字母 用字母 表示 表示,单位为韦伯 单位为韦伯(Wb),(Wb),简称韦。它反应了磁场中这一截面上磁场的强弱。简称韦。它反应了磁场中这一截面上磁场的强弱。单 单 位面 位面 积 积 上垂直

5、穿 上垂直穿 过 过 的磁感 的磁感 应线 应线 数 数,称 称 为 为 磁 磁感 感 应强 应强 度，用字母 度，用字母B B 来表示 来表示,如 如 图 图 所示。在匀 所示。在匀 强 强 磁 磁场 场 中，磁感 中，磁感 应强 应强 度可表示 度可表示 为 为【磁感应强度 磁感应强度】式中，式中，B B表示磁感应强度，单位是特（表示磁感应强度，单位是特（T T）；）；表示磁通量（表示磁通量（Wb Wb）；）；S S表示与磁场方向垂直的平面面积，单位是平方米（表示与磁场方向垂直的平面面积，单位是平方米（m m2 2）。）。磁感应强度 若磁场中各点磁感应强度的大小和方向相同，这种磁场就称为匀

6、 若磁场中各点磁感应强度的大小和方向相同，这种磁场就称为匀强磁场。强磁场。4.1.2 4.1.2 电流的磁场 电流的磁场 如图所示，放在通电导线旁边的小磁针，会发生偏转，这说明电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。电流所产生磁场的方向可用右手螺旋定则来判定。【通电直导线周围的磁场 通电直导线周围的磁场】如图a 所示,通电直导线的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆。磁场的方向可用右手螺旋定则来判定，即右手握住通电直导线，让大拇指方向与电流方向一致，则四指环绕方向就是磁场方向。通 通 电 电 螺 螺 线 线 管的磁性很像一根条形磁 管的磁性很像一根条形磁 铁 铁，一端相当于，一端相当于N N

7、 极，极，另一端相当于 另一端相当于S S 极，如 极，如 图 图b b 所示。磁 所示。磁 场 场 的方向同 的方向同 样 样 可用右手螺 可用右手螺旋定 旋定 则 则 来判定，即右手握住螺 来判定，即右手握住螺 线 线 管，弯曲的四指指向与 管，弯曲的四指指向与 电 电 流方 流方向一致，向一致，则 则 大拇指指向通 大拇指指向通 电 电 螺 螺 线 线 管内部磁感 管内部磁感 线 线 的方向即 的方向即 为 为 通 通 电 电螺 螺 线 线 管的 管的N N 极。极。【通电螺线管产生的磁场 通电螺线管产生的磁场】将一段通 将一段通 电导线 电导线 垂直放入磁 垂直放入磁 场 场 中 中,

8、导 导 体会受到一个力的作用 体会受到一个力的作用,这 这 个力 个力称 称 为电 为电 磁力 磁力,用 用F F 表示，如 表示，如 图 图 所示。所示。电 电 磁力 磁力F F 的大小与 的大小与 导 导 体中 体中 电 电 流的大小、流的大小、处 处 于磁 于磁 场 场 中 中 导线 导线 的有效 的有效 长 长 度及磁 度及磁 场 场 的磁感 的磁感 应强 应强 度 度B B 成正比 成正比,其表达式 其表达式 为 为：4.1.3 4.1.3 载流导线在磁场中所受的力 载流导线在磁场中所受的力 通 通 电 电 直 直 导线 导线 在磁 在磁 场 场 中受到的 中受到的 电 电 磁力的方

9、向可以用左手定 磁力的方向可以用左手定 则 则 来判定：来判定：如 如 图 图 所示，伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并在同一平面内，所示，伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并在同一平面内，让 让磁感 磁感 线 线 垂直 垂直 进 进 入手心，并使四指指向 入手心，并使四指指向 电 电 流方向，流方向，则 则 大拇指所指的方向就 大拇指所指的方向就是 是 导线 导线 的受力方向。的受力方向。4.2 电磁感应4.2.1 4.2.1 电磁感应现象 电磁感应现象 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电和磁之间的相互联系，下面通过实验认识电磁感应现象。变化的磁场能在导体中产生感应电动势,

10、这种现象称为电磁感应现象。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势,由感应电动势引起的电流称为感应电流。闭 闭 合回路中感 合回路中感 应电 应电 流的方向，通常采用右手定 流的方向，通常采用右手定 则 则 或楞次定律来 或楞次定律来判断。判断。4.2.2 4.2.2 感应电流的方向 感应电流的方向【右手定则 右手定则】如图所示，当导体在磁场中做切割磁力线运动时，感应电流的 如图所示，当导体在磁场中做切割磁力线运动时，感应电流的方向用右手定则判断：使大拇指跟其余四个手指垂直并且与手掌在同 方向用右手定则判断：使大拇指跟其余四个手指垂直并且与手掌在同一平面上，把右手放入磁场中，让磁感应线垂直穿入手心

11、，大拇指指 一平面上，把右手放入磁场中，让磁感应线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电流的方向。向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电流的方向。闭 闭 合 合 导 导 体回路中感 体回路中感 应电 应电 流的磁 流的磁 场总 场总 是要阻碍引起感 是要阻碍引起感 应电 应电 流的磁通量的 流的磁通量的变 变 化，化，这 这 就是楞次定律。如 就是楞次定律。如 图 图a a 所示，当磁 所示，当磁 铁 铁 插入 插入 线 线 圈 圈 时 时,穿 穿 过线 过线 圈的磁 圈的磁通量增加 通量增加,感 感 应电 应电 流的磁 流的磁 场 场 与原磁 与原磁 场 场 方

12、向相反；方向相反；图 图b b 中，当磁 中，当磁 铁 铁 从 从 线 线 圈中 圈中抽出 抽出 时 时，穿，穿 过线 过线 圈的磁通量减少，感 圈的磁通量减少，感 应电 应电 流的磁 流的磁 场 场 与原磁 与原磁 场 场 方向相同。方向相同。【楞次定律 楞次定律】利用楞次定律可以判定感应 利用楞次定律可以判定感应电流的方向 电流的方向,方法是右手握拳，拇 方法是右手握拳，拇指指向磁场变化的反方向，则四 指指向磁场变化的反方向，则四指方向即为感应电流的方向。由 指方向即为感应电流的方向。由此可判定右图 此可判定右图a a中感应电流的方向 中感应电流的方向为顺时针，右图 为顺时针，右图b b中

13、感应电流的方 中感应电流的方向为逆时针。向为逆时针。英国科学家法拉第根据大量 英国科学家法拉第根据大量 实验 实验 事 事 实总结 实总结 出了如下定律：出了如下定律：电 电 路中 路中感 感 应电动势 应电动势 的大小，跟穿 的大小，跟穿 过这 过这 一 一 电 电 路的磁通 路的磁通 变 变 化率成正比，化率成正比，这 这 就是 就是 电 电磁感 磁感 应 应 定律，其表达式 定律，其表达式 为 为4.2.3 4.2.3 电磁感应定律 电磁感应定律式中，式中，表示 表示N N匝线圈的磁通变化量，单位是韦伯（匝线圈的磁通变化量，单位是韦伯（Wb Wb）；）；表示磁通变化 表示磁通变化 所需的时间（所需的时间（S S）；）；“”表示感应电动势的方向 表示感应电动势的方向总是使感应电流的磁通阻碍原磁通的变化。总是使感应电流的磁通阻碍原磁通的变化。