第二章 磁场和电磁感应2016级

第二章磁场和电磁感应2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部1内容第一节磁场第二章磁场对电流的作用第三节电磁感应第四节自感和互感2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部2第一节磁场知识目标1、了解磁场的基本性质2、知道磁感线3、了解磁感线的物理意义4、知道电流的磁效应5、掌握右手螺旋定则2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部3能力目标1、培养我们的观察能力2、培养我们的分析和空间想象能力3、会用右手螺旋定则判断直线、环形电流及螺线管的磁场方向情感态度价值观通过本节知识的学习，学会知识的迁移，将物理知识应用在专业基础知识领域，感受基础与专业和谐统一的完整结合。2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部42023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部5一、磁的基本知识2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部62023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部72023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部82023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部92023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部102023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部112023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部122023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部132023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部14三、磁场的物理量1、磁感应强度（1）磁场的基本性质？对其中的电流有磁场力的作用（2）磁感应强度的定义在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值（3）磁感应强度的表达式（4）磁感应强度的单位在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特,国际符号是T，工程上用高斯（Gs）2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部152023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部172023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部183、单位：在SI制中是韦伯，简称韦，符号Wb1Wb=1T·m24、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和．5、磁通密度：

B=φ/S表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。

1T=1Wb/m2=1N/A·m2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部19四、磁性材料

1．不同物质被磁化的程度不同

通过螺线管上方悬挂小磁针，先在螺线管中先后插入塑料棒、铜棒、铝棒，观察磁针的偏转情况；再分别插入软铁棒，变压器铁芯，观察磁针的偏转情况．

2．磁性材料的分类

（1）根据物质在外磁场中表现出的特性来分，可粗略地分为三类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性硬质．

①弱磁性物质：顺磁性物质和抗磁性物质称为驻磁性物质．

②强磁性物质：铁磁性物质称为强磁性物质．

③物质磁性差异的原因：物质结构的差异性2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部202）根据磁化后去磁的难易程度来分，可分为两类：

软磁性材料，硬磁性材料

①软磁性材料：磁化后容易去磁的材料叫软磁性材料，剩磁较小．

②硬磁性材料：磁化后不容易去磁的材料叫硬磁性材料，剩磁较大．

③根据组成磁性材料的化学成分来分，常见的有两大类：金属磁性材料，铁氧体．

3．磁性材料有着广泛的应用，不同的磁性材料应用于不同的场合2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部212023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部222023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部232023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部242023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部252023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部262023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部272023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部28你要完成的是P30第3题、第4题第二节磁场对电流的作用一、磁场对通电指导线的作用演示：按照右图所示进行实验。1、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。2、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。任务：通过这两种情况的分析，我们了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部29通电导线在磁场中受到的力称为安培力安培力的方向：演示：按照右图所示进行实验。1)改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部30上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部31IBIBIBIB安培力方向垂直于电流和磁场方向，即垂直于电流和磁场所在的平面。阅读教材P312023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部322、左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。例题：P31例二2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部33二、磁场对通电矩形线圈的作用1、匀强磁场对通电平面线圈的作用力矩2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部34图中线圈ABCD，边长AB=CD=L1，BC=DA=L2，线圈平面跟磁感线平行，线圈可绕轴OO’自由转动，当线圈中通以电流后，AB、CD边受到安培力作用，BC、DA边不受力作用。AB、CD边受到的安培力FAB=IBL1，FCD=IBL2这两个力大小相等，方向相反，不在同一条直线上，因而产生等值同向的力矩，使线圈绕轴转动他们产生的力矩分别为：M1=1/2IBL1L2M2=1/2IBL1L2合力矩为：M=M1+M2=IBL1L2=IBS若线圈有N匝它所受到的最大力矩为：M=NIBS2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部35但是当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转动…?线圈平面和磁感线垂直时,这个位置叫平衡位置2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部36如果在线圈靠惯性越过平衡位置的瞬间，不改变其中的电流方向……线圈将会反向转动回去2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部37二、楞次定律1、楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。观看演示实验2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部38_+_+NSN极

向下插入拔出感应电流方向（俯视）穿过回路磁通量的变化原磁场

方向感应电流磁场方向NS实验观察:逆时针增大向下向上顺时针减小向下向下_+_+SNS极

向下插入拔出感应电流方向（俯视）穿过回路磁通量的变化原磁场

方向感应电流磁场方向SN_+顺时针增大向上向下逆时针减小向上向上三、电磁感应定律1.感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势，叫做感应电动势，用

E

表示。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。产生感应电动势的那部分导体的电阻，相当于电源的内电阻

。2.感应电流的大小2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部413、法拉第电磁感应定律（1）内容:电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式：

2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部42tΦEDD=（2）若闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，则整个线圈的感应电动势为“-”表示的物理意义？2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部43你能完成的是P37第4题、第5题、第6题2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部44第三节自磁和互感一、自感1、自感实验教材P38图2—19所示，实验现象，a图中EL1在K闭合后立即发光，EL2要滞后一些且是慢慢发光，一段时间后亮灯两都相同，为什么？B图中，在开关断开的瞬间，灯并不熄灭，而是发出更亮的光，为什么？2、自感现象的定义2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部45

2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部46（3）线圈的自感系数决定因素：由线圈本身的特性决定（L、S、N以及有无铁芯）自感系数的单位及其换算：1H=103mH=106uH4、自感现象的应用电气设备和无线电技术（有利、有弊）2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部47二、互感1、互感实验教材P39图20所示，观察产生的实验现象？回答问题：开关S闭合发生的现象？2、互感现象（1）定义：当一个线圈中的电流发生变化时，引起邻近的另一个线圈中产生感应电动势和感应电流的现象。（2）感应电动势的大小2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部48

2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部49自耦变压器的原副线圈共用一个线圈电压互感器2023/2/53:24:31机电与汽车工程教学部50U2U1ABPV

电流互感器2023/2/53:24:31机电与汽车工程教