第二章 磁場和電磁感應(yīng)2016級(jí)

第二章磁場和電磁感應(yīng)2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部1內(nèi)容第一節(jié)磁場第二章磁場對電流的作用第三節(jié)電磁感應(yīng)第四節(jié)自感和互感2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部2第一節(jié)磁場知識(shí)目標(biāo)1、了解磁場的基本性質(zhì)2、知道磁感線3、了解磁感線的物理意義4、知道電流的磁效應(yīng)5、掌握右手螺旋定則2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部3能力目標(biāo)1、培養(yǎng)我們的觀察能力2、培養(yǎng)我們的分析和空間想象能力3、會(huì)用右手螺旋定則判斷直線、環(huán)形電流及螺線管的磁場方向情感態(tài)度價(jià)值觀通過本節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移，將物理知識(shí)應(yīng)用在專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)領(lǐng)域，感受基礎(chǔ)與專業(yè)和諧統(tǒng)一的完整結(jié)合。2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部42023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部5一、磁的基本知識(shí)2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部62023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部72023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部82023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部92023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部102023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部112023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部122023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部132023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部14三、磁場的物理量1、磁感應(yīng)強(qiáng)度（1）磁場的基本性質(zhì)？對其中的電流有磁場力的作用（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位在國際單位制中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉,簡稱特,國際符號(hào)是T，工程上用高斯（Gs）2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部152023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部172023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部183、單位：在SI制中是韋伯，簡稱韋，符號(hào)Wb1Wb=1T·m24、磁通量是有正負(fù)的，若在某個(gè)面積有方向相反的磁場通過，求磁通量，應(yīng)考慮相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即應(yīng)求該面積各磁通量的代數(shù)和．5、磁通密度：

B=φ/S表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量。

1T=1Wb/m2=1N/A·m2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部19四、磁性材料

1．不同物質(zhì)被磁化的程度不同

通過螺線管上方懸掛小磁針，先在螺線管中先后插入塑料棒、銅棒、鋁棒，觀察磁針的偏轉(zhuǎn)情況；再分別插入軟鐵棒，變壓器鐵芯，觀察磁針的偏轉(zhuǎn)情況．

2．磁性材料的分類

（1）根據(jù)物質(zhì)在外磁場中表現(xiàn)出的特性來分，可粗略地分為三類：順磁性物質(zhì)，抗磁性物質(zhì)，鐵磁性硬質(zhì)．

①弱磁性物質(zhì)：順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)稱為駐磁性物質(zhì)．

②強(qiáng)磁性物質(zhì)：鐵磁性物質(zhì)稱為強(qiáng)磁性物質(zhì)．

③物質(zhì)磁性差異的原因：物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異性2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部202）根據(jù)磁化后去磁的難易程度來分，可分為兩類：

軟磁性材料，硬磁性材料

①軟磁性材料：磁化后容易去磁的材料叫軟磁性材料，剩磁較?。?/p>

②硬磁性材料：磁化后不容易去磁的材料叫硬磁性材料，剩磁較大．

③根據(jù)組成磁性材料的化學(xué)成分來分，常見的有兩大類：金屬磁性材料，鐵氧體．

3．磁性材料有著廣泛的應(yīng)用，不同的磁性材料應(yīng)用于不同的場合2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部212023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部222023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部232023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部242023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部252023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部262023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部272023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部28你要完成的是P30第3題、第4題第二節(jié)磁場對電流的作用一、磁場對通電指導(dǎo)線的作用演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1、上下交互磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化。2、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。任務(wù)：通過這兩種情況的分析，我們了解了導(dǎo)線受力的方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系。2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部29通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力安培力的方向：演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1)改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部30上下交互磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部31IBIBIBIB安培力方向垂直于電流和磁場方向，即垂直于電流和磁場所在的平面。閱讀教材P312023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部322、左手定則伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。例題：P31例二2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部33二、磁場對通電矩形線圈的作用1、勻強(qiáng)磁場對通電平面線圈的作用力矩2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部34圖中線圈ABCD，邊長AB=CD=L1，BC=DA=L2，線圈平面跟磁感線平行，線圈可繞軸OO’自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈中通以電流后，AB、CD邊受到安培力作用，BC、DA邊不受力作用。AB、CD邊受到的安培力FAB=IBL1，F(xiàn)CD=IBL2這兩個(gè)力大小相等，方向相反，不在同一條直線上，因而產(chǎn)生等值同向的力矩，使線圈繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)他們產(chǎn)生的力矩分別為：M1=1/2IBL1L2M2=1/2IBL1L2合力矩為：M=M1+M2=IBL1L2=IBS若線圈有N匝它所受到的最大力矩為：M=NIBS2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部35但是當(dāng)線圈的平面與磁場垂直時(shí)，就會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)…?線圈平面和磁感線垂直時(shí),這個(gè)位置叫平衡位置2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部36如果在線圈靠慣性越過平衡位置的瞬間，不改變其中的電流方向……線圈將會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)回去2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部37二、楞次定律1、楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。觀看演示實(shí)驗(yàn)2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部38_+_+NSN極

向下插入拔出感應(yīng)電流方向（俯視）穿過回路磁通量的變化原磁場

方向感應(yīng)電流磁場方向NS實(shí)驗(yàn)觀察:逆時(shí)針增大向下向上順時(shí)針減小向下向下_+_+SNS極

向下插入拔出感應(yīng)電流方向（俯視）穿過回路磁通量的變化原磁場

方向感應(yīng)電流磁場方向SN_+順時(shí)針增大向上向下逆時(shí)針減小向上向上三、電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢，用

E

表示。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體的電阻，相當(dāng)于電源的內(nèi)電阻

。2.感應(yīng)電流的大小2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部413、法拉第電磁感應(yīng)定律（1）內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。表達(dá)式：

2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部42tΦEDD=（2）若閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢為“-”表示的物理意義？2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部43你能完成的是P37第4題、第5題、第6題2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部44第三節(jié)自磁和互感一、自感1、自感實(shí)驗(yàn)教材P38圖2—19所示，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，a圖中EL1在K閉合后立即發(fā)光，EL2要滯后一些且是慢慢發(fā)光，一段時(shí)間后亮燈兩都相同，為什么？B圖中，在開關(guān)斷開的瞬間，燈并不熄滅，而是發(fā)出更亮的光，為什么？2、自感現(xiàn)象的定義2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部45

2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部46（3）線圈的自感系數(shù)決定因素：由線圈本身的特性決定（L、S、N以及有無鐵芯）自感系數(shù)的單位及其換算：1H=103mH=106uH4、自感現(xiàn)象的應(yīng)用電氣設(shè)備和無線電技術(shù)（有利、有弊）2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部47二、互感1、互感實(shí)驗(yàn)教材P39圖20所示，觀察產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？回答問題：開關(guān)S閉合發(fā)生的現(xiàn)象？2、互感現(xiàn)象（1）定義：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，引起鄰近的另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的現(xiàn)象。（2）感應(yīng)電動(dòng)勢的大小2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部48

2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部49自耦變壓器的原副線圈共用一個(gè)線圈電壓互感器2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教學(xué)部50U2U1ABPV

電流互感器2023/2/53:24:31機(jī)電與汽車工程教