磁场及电磁感应

磁场及电磁感应第1页，课件共17页，创作于2023年2月1820年奥斯特发现电流的磁效应以后，人们很自然地想到：既然电流能产生磁场，磁场能否产生电流呢?许多科学家开始不懈地探索。1831年，法拉第终于发现了由磁场产生电流的条件和规律，即电磁感应现象。

导体切割磁感线

一、电磁感应现象如图所示，在匀强磁场中放置一根导体AB，导体AB的两端分别与灵敏电流计的接线柱连接形成闭合回路。当导线AB在磁场中做切割磁感线运动时。电流计指针偏转，表明闭合回路有电流流过；当导线AB平行于磁感线方向运动时，电流计指针不偏转，表明闭合回路没有电流流过。※第五节 电磁感应第2页，课件共17页，创作于2023年2月线圈磁通量发生变化

实验证明：闭合回路中的一部分导体相对于磁场做切割磁感线运动时，回路中有电流流过。如图所示，空心线圈的两端分别与灵敏电流计的接线柱连接形成闭合回路。当用条形磁铁快速插入线圈时，电流计指针偏转，表明闭合回路有电流流过；当条形磁铁静止不动时，电流计指针不偏转，表明闭合回路没有电流流过；当条形磁铁快速拔出线圈时，电流计指针偏转，表明闭合回路有电流流过。※第五节 电磁感应第3页，课件共17页，创作于2023年2月

实验证明：闭合回路中的磁通发生变化时，回路中有电流流过。因此，不论是闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，还是闭合回路中的磁场发生变化，穿过线圈的磁通都发生变化。这样，我们可以得出结论：不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通发生变化，闭合回路就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流叫做感应电流。

※第五节 电磁感应第4页，课件共17页，创作于2023年2月

二、电磁感应定律

1.法拉第电磁感应定律要使闭合回路有电流流过，电路中必须有电源，电流是由电源电动势产生的。在电磁感应现象中，既然闭合回路有感应电流，这个回路中就必然有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。只要知道感应电动势的大小，感应电流就可以根据欧姆定律计算。※第五节 电磁感应第5页，课件共17页，创作于2023年2月

实验证明：对于导体切割磁感线，导体中产生的感应电动势与导体切割运动速度、磁感应强度、导体长度成正比。当导体运动方向与导体本身垂直，并且跟磁感线方向也垂直时，导体切割磁感线产生的感应电动势大小为式中：——磁场磁感应强度，国际单位制单位T（特）

——导体长度，国际单位制单位m（米）

——导体运动速度；国际单位制单位m/s（米每秒）

——导体切割磁感线产生的感应电动势，国际单位制单位V（伏）

※第五节 电磁感应第6页，课件共17页，创作于2023年2月

在线圈中，感应电动势的大小与磁通变化的快慢有关。磁通变化的快慢叫做磁通的变化率，即单位时间内磁通的变化量。法拉第电磁感应定律告诉我们：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通的变化率成正比。用公式表示为

如果线圈的匝数有N匝，那么，线圈的感应电动势为※第五节 电磁感应第7页，课件共17页，创作于2023年2月动圈话筒原理图第8页，课件共17页，创作于2023年2月3.右手定则当闭合电路中的一部分导线做切割磁感线运动时，感应电流的方向可用右手定则来判断：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，大拇指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向，如图所示。右手定则※第五节 电磁感应第9页，课件共17页，创作于2023年2月

2.楞次定律在做前面实验时，我们发现当条形磁铁快速插入或拔出线圈时，电流计指针的偏转方向不同，说明在不同情况下感应电流的方向是不同的。怎样确定感应电流的方向呢?

我们通过下面的实验来研究楞次定律。把磁铁迅速从线圈中插入或拔出，观察电流表偏转情况。通过实验观察，我们发现：当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加。如图（a)、(c)所示。当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少，如图(b)、(d）所示。※第五节 电磁感应第10页，课件共17页，创作于2023年2月楞次定律※第五节 电磁感应

总结实验结果得到如下定律。楞次定律：感应电流的方向，总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。第11页，课件共17页，创作于2023年2月4.楞次定律与右手定则关系楞次定律与右手定则是一般与特殊的关系，一切电磁感应现象都符合楞次定律，而右手定则只适用于单纯由于部分导体切割磁感线所产生的电磁感应现象。对于由磁感应强度随时间变化所产生的电磁感应现象，只能应用楞次定律进行分析；对于由切割磁感线所产生的电磁感应现象，既可应用右手定则判断，也可应用楞次定律判断，一般情况下，应用右手定则判断会方便些。如下图所示，线圈abcd放置在匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中cd可以沿着滑轨运动。当cd沿着滑轨向右运动时，cd作切割磁感应线运动，闭合回路abcd中有感应电流产生。同时，也可以用第二种说法来说明这个问题。把cd边移到位置时，线圈abcd包围的面积增大了，由可知磁通增加了。由于穿过闭合回路的磁通发生变化，因此回路中有感应电流。由此可知，产生感应电流的两种说法是统一的，本质是相同的，所得结果也是完全一样的。※第五节 电磁感应第12页，课件共17页，创作于2023年2月楞次定律与右手定则关系※第五节 电磁感应第13页，课件共17页，创作于2023年2月本章小结

一、磁场

1．某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体两端磁性最强，磁性最强的地方叫磁极。任何磁体都有一对磁极，一个叫南极，用S表示；另一个叫北极，用N表示。N极和S极总是成对出现并且强度相等，不存在独立的N极和S极。磁体间同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。

2．通电导体周围的磁场方向，即磁感线方向与电流的关系可以用安培定则（也称为右手螺旋定则）来判断，要特别注意大拇指与四指所指的方向的意义。

3.在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，所受电磁力的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在的磁感应强度成正比，用公式表示为F=BIL第14页，课件共17页，创作于2023年2月

通电导线在磁场中受到的电磁力的方向，可以用左手定则来判断：伸出左手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向，就是磁场对通电导线的作用力方向。二、磁路的物理量

1.通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母表示。磁通的国际单位制单位Wb（韦）。

2.与磁场方向垂直的单位面积的磁通，叫做磁感应强度，也称磁通密度，用字母B表示。磁感应强度的国际单位制单位T（特）。

3.磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母μ表示，国际单位制单位H／m（亨每米）。不同的媒介质有不同的磁导率。本章小结第15页，课件共17页，创作于2023年2月4.磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度B与媒介质的磁导率的比值，国际单位制单位A/m（安每米）。

5.磁通所经过的路径叫做磁路。全部在磁路内部闭合的磁通叫做主磁通。部分经过磁路周围物质的闭合磁通叫做漏磁通。三、铁磁性物质

1.原来没有磁性，在外磁场作用下产生磁性的现象叫做磁化。

2.铁磁物质可分成三类：软磁物质、硬磁物质、矩磁物质。四、电磁感应

1．不论用什么方法，只要穿过闭闭合回路的磁通发生变化，闭合回路就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流叫做感应电流。

本章小结第16页，课件共17页，创作于2023年2月2．对于导体切割磁感线，导体中产生的感应电动势与导体切割运动速度、磁场感应强度、导体长度成正比。

3．电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通的变化率成正比。