[物理]磁路與鐵心線圈電路ppt課件

1、1.2、磁場中各點的磁場方向如何描畫呢、磁場中各點的磁場方向如何描畫呢? 將一個小磁針放在將一個小磁針放在磁場中某一點，小磁場中某一點，小磁針靜止時，北極磁針靜止時，北極N N 所指的方向，就所指的方向，就是該點的磁場方向是該點的磁場方向. . 磁力線磁力線( (磁感應(yīng)線磁感應(yīng)線) ) 如何籠統(tǒng)地描畫磁場中各點的磁場方向如何籠統(tǒng)地描畫磁場中各點的磁場方向? ? 1 1、定義：、定義：磁力線是在磁場中畫出一些有方向的磁力線是在磁場中畫出一些有方向的曲線曲線, ,使曲線上每一點的切線方向都跟這使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁場點的磁場( (磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度) )的方向一致。的方向一致。磁力

2、線互不相交磁力線互不相交( (相切相切) )的閉合曲線的閉合曲線曲線的疏密程度表示該點的曲線的疏密程度表示該點的磁場強弱磁場強弱AB磁力線特點磁力線特點1)磁力線是假想的，不是真實的。磁力線是假想的，不是真實的。 2)磁力線上每一點的切線方向即為該點的磁場磁力線上每一點的切線方向即為該點的磁場的方向。的方向。 3)磁力線的疏密表示磁場的強弱。磁力線的疏密表示磁場的強弱。 4)磁力線是閉合曲線。磁力線是閉合曲線。在磁體的外部磁力線由在磁體的外部磁力線由N極發(fā)出回到極發(fā)出回到S極，極，內(nèi)部磁力線那么由內(nèi)部磁力線那么由S極指向極指向N極極 5)磁力線不能相交或相切。磁力線不能相交或相切。磁力線是閉合

3、曲線磁力線是閉合曲線 電場線不是閉合曲線電場線不是閉合曲線外部從外部從N到到S 幾種常見的磁場幾種常見的磁場1、條形磁、條形磁鐵鐵2、蹄形磁鐵、蹄形磁鐵正視圖正視圖3 3直線電流的磁場的磁感線：直線電流的磁場的磁感線：安培定那么安培定那么(1):(1):右手握住導(dǎo)線右手握住導(dǎo)線, ,讓伸直的拇讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致指所指的方向與電流方向一致, ,彎曲的四指所指彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向的方向就是磁感線環(huán)繞的方向.(.(右手螺旋定那右手螺旋定那么么) )俯視圖俯視圖表示垂直于紙面向里表示垂直于紙面向外例例1、如下圖、如下圖,一束帶電粒子沿程度一束帶電粒子沿程度方向飛過

4、小磁針的上方方向飛過小磁針的上方,并與磁針指向并與磁針指向平行平行,能使小磁針的能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者極轉(zhuǎn)向讀者,那么那么這束帶電粒子能夠是這束帶電粒子能夠是( )A、向右飛行的正離子束、向右飛行的正離子束 B、向左飛行的正離子束、向左飛行的正離子束C、向右飛行的負離子束、向右飛行的負離子束D、向左飛行的負離子束、向左飛行的負離子束4、環(huán)形電流的磁場的磁感線、環(huán)形電流的磁場的磁感線安培定那么安培定那么(2):讓右讓右手彎曲的四指與環(huán)形電手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致流的方向一致,伸直的拇伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方導(dǎo)線軸線上磁感線的方向向.正視圖正視

5、圖側(cè)視圖側(cè)視圖例例2、如下圖，環(huán)形導(dǎo)線周圍有三只、如下圖，環(huán)形導(dǎo)線周圍有三只小磁針小磁針a、b、c，閉合開關(guān)，閉合開關(guān)S后后, 三只三只小磁針小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是極的偏轉(zhuǎn)方向是( )A、全向里、全向里 B、全向外、全向外 C、a向里，向里，b、c向外向外 D、a、c向外，向外，b向里向里D5 5通電螺線管的磁場的磁感線通電螺線管的磁場的磁感線通電螺線管的磁場就是環(huán)形電流磁場的疊通電螺線管的磁場就是環(huán)形電流磁場的疊加加. .所以環(huán)形電流的安培定那么也可以用來斷定所以環(huán)形電流的安培定那么也可以用來斷定通電螺線管的磁場通電螺線管的磁場, ,這時這時, ,拇指所指的方向是螺拇指所指的方向是螺線管內(nèi)部

6、的磁場的方向線管內(nèi)部的磁場的方向. .I I等等效效例例3、如下圖，當(dāng)開封鎖合時、如下圖，當(dāng)開封鎖合時: (1)判別通電螺線管的磁極；判別通電螺線管的磁極； (2)指出每個小磁針的指出每個小磁針的N、S極極.NS甲甲乙乙丙丙丁丁SNNNN安培假說安培假說假說：一切磁景象都來源于電流。在磁性物質(zhì)分子中，假說：一切磁景象都來源于電流。在磁性物質(zhì)分子中， 存在著回路電流，稱分子電流，它相當(dāng)于一個基存在著回路電流，稱分子電流，它相當(dāng)于一個基 元磁鐵。假設(shè)將這些分子電流定向地陳列起來，元磁鐵。假設(shè)將這些分子電流定向地陳列起來，宏宏 觀上顯示出觀上顯示出N N、S S 極來。極來。ISISISIS分子電流

7、分子電流1、定義：、定義：磁場強弱、方向處處一樣的磁場磁場強弱、方向處處一樣的磁場2、磁力線特點：、磁力線特點：是一些間隔一樣的平行直線是一些間隔一樣的平行直線勻強磁場勻強磁場適用條件適用條件1)勻強磁場勻強磁場 :B是勻強磁場的磁感應(yīng)強度是勻強磁場的磁感應(yīng)強度.2)磁場方向垂直平面磁場方向垂直平面: BS. (1)當(dāng)當(dāng)BS時時,(2)當(dāng)磁場當(dāng)磁場B與面積與面積S不垂直時不垂直時),假設(shè)假設(shè)S與與B不垂直不垂直.S sin為垂直于磁場方向的投影面積為垂直于磁場方向的投影面積.= B S sin磁通量磁通量=0.例例6如下圖如下圖,一矩形線框一矩形線框,從從.abcd位置挪位置挪動到動到abcd

8、位置的過程中位置的過程中,關(guān)于穿過線關(guān)于穿過線框的磁通量情況以下表達正確的選項是框的磁通量情況以下表達正確的選項是(線框平行于紙面挪動線框平行于紙面挪動)( ) A.不斷添加不斷添加B.不斷減少不斷減少C.先添加后減少先添加后減少D.先添加先添加,再減少直到零再減少直到零,然后再添加然后再添加,然后再減少然后再減少adcbabdcSBH/m10470 0r 0BB HH0 xxlNIBxrlNIB0 BH 磁場強度磁場強度H的單位的單位 ：安培：安培/米米A/m)xxxlNIHB 故相應(yīng)點磁場強度故相應(yīng)點磁場強度H為：為：xxlNIH lNIH SB , 載流導(dǎo)體在磁場中所受的作用力稱為電磁力

9、(安培力), 電磁力的方向左手定那么 伸開左手,使大拇指與四指在同一平面內(nèi),并跟四指垂直,讓磁力線穿入手心,使四指指向電流方向,這時大拇指方向就是電磁力的方向。 F垂直于B，F(xiàn)垂直于I，F(xiàn)垂直于B和I決議的平面，但B與I不一定垂直。 勻強磁場，當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)=BIL。 當(dāng)B與I不垂直時，F(xiàn)=BILSin 電流間相互作用： 同向吸引同向吸引,反向相斥反向相斥電流能產(chǎn)生磁場電流的磁效應(yīng)。反之，能否電流能產(chǎn)生磁場電流的磁效應(yīng)。反之，能否經(jīng)過磁場產(chǎn)生電流？經(jīng)過磁場產(chǎn)生電流？1831年英國科學(xué)家法拉第經(jīng)過大量實驗證明變化年英國科學(xué)家法拉第經(jīng)過大量實驗證明變化的磁場可以在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電動勢感應(yīng)電動勢的磁

10、場可以在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電動勢感應(yīng)電動勢和電流感應(yīng)電流。稱為電磁感應(yīng)景象。和電流感應(yīng)電流。稱為電磁感應(yīng)景象。abvmF直導(dǎo)體切割磁力線所產(chǎn)生的電動勢大小:導(dǎo)體運動方向與磁力線垂直:e=Blv 導(dǎo)體運動方向與磁力線不垂直:e=BlvSin導(dǎo)體運動方向與磁力線的夾角 右手定那么: 伸開右手,使大拇指與四指在同一平面內(nèi),并跟四指垂直,讓磁力線穿入手心,使大拇指導(dǎo)游體運動方向,這時四指方向就是感應(yīng)電動勢的方向。NSabvmF 當(dāng)穿過一個閉合導(dǎo)體回路所包圍的面積內(nèi)的磁當(dāng)穿過一個閉合導(dǎo)體回路所包圍的面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時不論這種變化是由什么緣由引起通量發(fā)生變化時不論這種變化是由什么緣由引起的，在導(dǎo)體回路中就有

11、電流產(chǎn)生。這種景象稱為的，在導(dǎo)體回路中就有電流產(chǎn)生。這種景象稱為電磁感應(yīng)景象。電磁感應(yīng)景象。相應(yīng)的電動勢那么稱為感應(yīng)電動勢。相應(yīng)的電動勢那么稱為感應(yīng)電動勢?；芈分兴a(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流?；芈分兴a(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。法拉第電磁感應(yīng)定律：法拉第電磁感應(yīng)定律：閉合回路中感應(yīng)電動勢的大小等閉合回路中感應(yīng)電動勢的大小等于經(jīng)過該回路磁通量的時間變化于經(jīng)過該回路磁通量的時間變化率的負值：率的負值：dtd 任取回路繞行方向任取回路繞行方向l，回路的單位正，回路的單位正法線矢量法線矢量n由右螺旋定那么確定。由右螺旋定那么確定。沿沿 方向為正，反之為負。方向為正，反之為負。dtdn規(guī)定：規(guī)定：沿沿l 方向為

12、正，反之為負；方向為正，反之為負；lndtdlndtd0,0dtd,0 0,0dtd,0 假設(shè)線圈由假設(shè)線圈由N匝組成：匝組成：dtddtdN1ii i稱為磁通匝鏈數(shù)磁鏈或全磁通。稱為磁通匝鏈數(shù)磁鏈或全磁通。假設(shè)經(jīng)過各匝線圈的磁通量相等：假設(shè)經(jīng)過各匝線圈的磁通量相等：dtdN 線圈中的感線圈中的感應(yīng)電流：應(yīng)電流：dtdR1I 楞次定律楞次定律 判別感應(yīng)電流方向的楞次定律判別感應(yīng)電流方向的楞次定律: : 閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流具有確定閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流具有確定的方向，它總是使感應(yīng)電流所產(chǎn)生的的方向，它總是使感應(yīng)電流所產(chǎn)生的經(jīng)過回路面積的磁通量，去補償或者經(jīng)過回路面積的磁通量，去補償或者對

13、抗引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。對抗引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。NSNS楞楞 次次 留意留意: : 1 1感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通量要妨礙的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通量要妨礙的是磁通量的變化，而不是磁通量本身。是磁通量的變化，而不是磁通量本身。 2 2妨礙并不意味抵消。假設(shè)磁通量的妨礙并不意味抵消。假設(shè)磁通量的變化完全被抵消了，那么感應(yīng)電流也就不存變化完全被抵消了，那么感應(yīng)電流也就不存在了。在了。楞次定律是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的必然結(jié)果。楞次定律是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的必然結(jié)果。 7.1 自感景象 i1 L HL1 自感電流的方向? i2 R HL2 自感電動勢的方向? E S1、由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而

14、產(chǎn)生的電磁感應(yīng)景象，叫自感景象。2、自感景象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。 自感電動勢的作用：妨礙導(dǎo)體中原來的電流變化。 留意： “妨礙不是“阻止，電流原來怎樣變化還是怎樣變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用實驗一：實驗一：2、再調(diào)理變阻器R1使兩個燈泡都正常發(fā)光。3、然后斷開開關(guān)S。燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。1、先合上開關(guān)S，調(diào)理變阻器R的電阻，使同樣規(guī)格的兩個燈泡A1和A2的亮堂程度一樣。 L A1R A2 S R1解釋：在接通電路的瞬間，電路中解釋：在接通電路的瞬間，電路中的電流增大，穿過線圈的電流增大，穿過線圈L的磁通量也的磁通量也隨著增大，因此線圈

15、中必然會產(chǎn)生隨著增大，因此線圈中必然會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢妨礙感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢妨礙線圈中電流的增大，所以經(jīng)過線圈中電流的增大，所以經(jīng)過A1的的電流只能逐漸增大，燈泡電流只能逐漸增大，燈泡A1只能逐只能逐漸亮起來。漸亮起來。問題：與線圈相連的燈泡為什么要過一會才亮？問題：與線圈相連的燈泡為什么要過一會才亮？實驗二：實驗二：1、把燈泡、把燈泡A和帶鐵芯和帶鐵芯 的線圈的線圈L并聯(lián)在直流電路中。并聯(lián)在直流電路中。2、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。ALS解釋：解釋： S斷開時，斷開時，A 燈忽然閃亮一下才熄滅。燈忽然閃亮一下才熄滅。在電路

16、斷開的瞬間，經(jīng)過線圈的電流忽然減弱，在電路斷開的瞬間，經(jīng)過線圈的電流忽然減弱，穿過線圈的磁通量也就很快減少，因此在線圈穿過線圈的磁通量也就很快減少，因此在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。雖然這時電源曾經(jīng)斷開，中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。雖然這時電源曾經(jīng)斷開，但線圈但線圈L和燈泡和燈泡A組成了閉合電路，在這個電組成了閉合電路，在這個電路中有感應(yīng)電流經(jīng)過，所以燈泡不會立刻熄滅。路中有感應(yīng)電流經(jīng)過，所以燈泡不會立刻熄滅。1 1、自感磁通與自感磁鏈、自感磁通與自感磁鏈 2 2、自感系數(shù)、自感系數(shù) L L簡稱自感或電感簡稱自感或電感 L=/i L=/i 單位亨利單位亨利(H) 1H=1103mH=1106uH3 3、自感物

17、理意義：描畫線圈產(chǎn)生自感電動勢的才干、自感物理意義：描畫線圈產(chǎn)生自感電動勢的才干7.2 自感系數(shù)自感系數(shù)(電感電感)i=Ni 自感電動勢的大?。号c電流的變化率成正比自感電動勢的大?。号c電流的變化率成正比 決議線圈自感系數(shù)的要素：決議線圈自感系數(shù)的要素： 實驗闡明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多。dtdNIELtdtddtdNii1自感電動勢的方向自感電動勢的方向楞次定律楞次定律什么情況下燈泡會閃亮一下再熄滅？什么情況下燈泡會閃亮一下再熄滅？緣由：緣由：在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會會閃亮在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會會閃亮一下，然后熄滅

18、或正常發(fā)光。一下，然后熄滅或正常發(fā)光。當(dāng)自感系數(shù)很大時，在開關(guān)斷開和閉合的瞬間，自當(dāng)自感系數(shù)很大時，在開關(guān)斷開和閉合的瞬間，自感線圈會產(chǎn)生瞬時的很高的自感電動勢，該電動勢感線圈會產(chǎn)生瞬時的很高的自感電動勢，該電動勢會補充會補充A燈或燈或A2燈中的電流，從而使燈中的電流，從而使A燈或燈或A2燈中燈中電流忽然變大，所以要閃亮一下。電流忽然變大，所以要閃亮一下。1 1 、線圈可以表達電的、線圈可以表達電的“慣性，應(yīng)該怎樣了慣性，應(yīng)該怎樣了解？解？2 2、電的、電的“慣性大小與什么有關(guān)？慣性大小與什么有關(guān)？ 當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要妨礙線圈中電流的

19、變化，使線圈中的電流不能要妨礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立刻增大到最大值或不能立刻減小為零立刻增大到最大值或不能立刻減小為零 電的電的“慣性大小決議于線圈的自感系數(shù)慣性大小決議于線圈的自感系數(shù) 7.3 自感景象運用自感景象運用日光燈原理日光燈原理日光燈構(gòu)造：日光燈構(gòu)造：1、日光燈啟動時需求一個瞬時高壓，正常發(fā)光時又需、日光燈啟動時需求一個瞬時高壓，正常發(fā)光時又需求一個低于求一個低于220V的任務(wù)電壓。的任務(wù)電壓。2、自感系數(shù)較大的線圈鎮(zhèn)流器在斷開時能產(chǎn)生瞬、自感系數(shù)較大的線圈鎮(zhèn)流器在斷開時能產(chǎn)生瞬時高壓，可誰來充任自動開關(guān)？時高壓，可誰來充任自動開關(guān)？啟動器啟動器 E自 EE自自+E

20、L A 1、點燃時產(chǎn)生瞬時高壓、點燃時產(chǎn)生瞬時高壓 2、任務(wù)時降壓限流、任務(wù)時降壓限流鎮(zhèn)流器的作用鎮(zhèn)流器的作用 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練1、演示自感的實驗電路、演示自感的實驗電路圖如右圖所示，圖如右圖所示，L是電是電感線圈，感線圈，A1、A2是規(guī)格是規(guī)格一樣的燈泡，一樣的燈泡，R的阻值的阻值與與L的直流電阻值一樣。的直流電阻值一樣。當(dāng)開關(guān)由斷開到合上時，當(dāng)開關(guān)由斷開到合上時，察看到的自感景象是察看到的自感景象是 比比 先亮，最后到達先亮，最后到達同樣亮。同樣亮。 A2 A1 L A1R A2 S R12、上圖中，電阻、上圖中，電阻R的電阻值和電感的電阻值和電感L的自感系數(shù)都很的自感系數(shù)都很大，但大，但

21、L的直流電阻值很小，的直流電阻值很小，A1、A2是兩個規(guī)格一是兩個規(guī)格一樣的燈泡。那么當(dāng)電鍵樣的燈泡。那么當(dāng)電鍵S閉合瞬間，閉合瞬間， 比比 先亮，先亮，最后最后 比比 亮亮 。 A1A2A2A1 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練3、如下圖的電路中，、如下圖的電路中，D1和和D2是兩個一樣的是兩個一樣的小燈泡，小燈泡，L是一個自感是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其阻值與阻值與R一樣。在電鍵一樣。在電鍵接通和斷開時，燈泡接通和斷開時，燈泡D1和和D2亮暗的順序是亮暗的順序是A. 接通時接通時D1先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時D1后滅后滅B. 接通時接通時D2先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時D2

22、后滅后滅C. 接通時接通時D1先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時D2后滅后滅D. 接通時接通時D2先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時D1后滅后滅D1 D2L RSA 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練 4、如下圖，、如下圖，L為自感系為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，定后小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)斷開電鍵的瞬間會有當(dāng)斷開電鍵的瞬間會有A . 燈燈A立刻熄滅立刻熄滅 B . 燈燈A漸漸熄滅漸漸熄滅C . 燈燈A忽然閃亮一下再忽然閃亮一下再漸漸熄滅漸漸熄滅D . 燈燈A忽然閃亮一下再忽然閃亮一下再忽然熄滅忽然熄滅L AA 在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線銜在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)

23、線銜接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？7.4 互感景象互感景象1 1、 當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的景象，稱為互感。互感景象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的景象，稱為互感。互感景象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。2 2、利用互感景象可以把能量從一個線圈傳送到另、利用互感景象可以把能量從一個線圈傳送到另一個線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛一個線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛運用。變壓器就是利用互感

24、景象制成的。運用。變壓器就是利用互感景象制成的。3 3、互感景象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間、互感景象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間, ,且可發(fā)生于任何兩個相互接近的電路之間。在電力工程且可發(fā)生于任何兩個相互接近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感景象有時會影響電路的正常任務(wù)，和電子電路中，互感景象有時會影響電路的正常任務(wù)，這時要設(shè)法減小電路間的互感。這時要設(shè)法減小電路間的互感。 互感電動勢的大小dtdiMm11dtdiMm22dtdN M是兩個線圈的互感系數(shù)，簡稱互感。決議于兩個線圈的尺寸、匝數(shù)、相對位置及介質(zhì)。單位亨利H。 開封鎖合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁開封鎖合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。成電能。7.5 磁