磁场与电磁感应

课 题 ※第三章 磁场及电磁感应

※第一节 磁场

课 型 新课

授课班级 授课时数 1

教学目标 1．了解磁场及电流的磁场。

2．了解安培力的大小及方向。

教学重点 1．磁场。

2．安培力的大小及方向。

教学难点 安培力的大小及方向。

学情分析

教学效果

教后记

新授课

A、新授课

※第一节 磁场

一、磁场

1．磁体

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。磁体分为天然磁体和人造磁体。常见的条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁等都是人造磁体，如下图所示。

3-2 常见人造磁铁

2．磁极

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，如右图所示。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。

当用一个条形磁铁靠近一个悬挂的小磁针(或条形磁铁)时，如下图所示。我们发现：当条形磁铁的N极靠近小磁针的N极时，小磁针N极一端马上被排斥；当条形磁铁的N极靠近小磁针的S极时，小磁针S极一端立刻被条形磁铁吸引。说明磁极之间存在相互作用力，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。

3．磁场

力是物质之间相互作用的结果。用手推门，门就会转动打开，这是因为力直接作用于门。上述实验中，磁极之间存在的作用力并没有直接作用，到底是什么神密的物质使得它们之间有力的作用呢？这种神密的物质就是磁场。磁极之间相互作用的磁力就是通过磁场传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。磁极在自己周围的空间里产生磁场，磁场对它里面的磁极有磁场力的作用。

4.磁场方向

把小磁针放在磁场中的任一点，可以看到小磁针受磁场力的作用。静止时它的两极不再指向南北方向，而指向一个别的方向。在磁场中的不同点，小磁针静止时指的方向一般并不相同。

这个现象说明，磁场是有方向性的。一般规定，在磁场中某点放一个能自由转动的

（展示磁铁）

1 第三章 磁场与电磁感应

一、概述：

（一）、磁场与磁路

1、 磁体和通电导体周围存在着磁场。磁场具有力和能的特性，描述磁场强与弱以及磁场方向常用磁力线。磁力线在磁体外部从N极到S极，在磁体内部从S极到N极形成闭合曲线。磁力线密集的地方磁场强，磁力线稀疏的地方磁场弱，磁力线上某点切线方向为该点磁场方向。N、S分别为磁体的指北极（简称北极）和指南极（简称南极），同性磁极相斥，异性磁极相吸。

2、 通电直导线的磁力线方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅰ来确定；通电螺旋管的磁场方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅱ来确定。

3、 描述磁场的主要物理量有：磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度。

4、 了解铁磁材料、磁路、磁路欧姆定律、会计算磁阻。

（二）、电磁感应

1、 当导体相对磁场作切割磁力线运动或线圈中磁通发生变化时就会在导体中引起电动势，这种现象称为电磁感受应，由电磁感应产生的电动势称为感受应电动势，由感应电动势引起的电流称为感应电流。

2、 计算感应电动势大小可用法拉第电磁感应定律，判别感应电动势的方向可用楞次定律。

3、 当电路中含有两个或两个以上相互耦合的线圈时，若在某一线圈中通以交变电流，则该电流所产生的交变磁通会在其他线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。由互感引起的感应电动势称为互感电动势。互感电动势的大小与方向可根据同名端来判别。

4、 互感线圈的联接分为顺串、反串；顺并和反并。变压器就是利用互感原理工作的电磁元件。

5、 R—L电路接通或断开直流电源（接通或断开称为换路），其换路前和换路后的电流不变，即

)()(00titiLL 其中t0为换路时刻。换路后电流的变化速度与时间常数RL有关，的单位为秒。

二、知识要点：

（一）磁场与磁路

1、磁场，凡有磁力作用的空间称为磁场，磁场是一种特殊物质，具有力和能的特性。

磁场、电磁感应测试题

考试时间：90分钟 满分：110分

一、选择题（本题共12小题，每题5分，共60分）

1.如图所示，若粒子（不计重力）能在图中所示的磁场区域内做匀速圆周运动，则可以判断（ ）

A．粒子在运动过程中机械能不变

B．如粒子带正电，则粒子做顺时针运动

C．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，运动周期越大

D．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，圆周运动半径越大

2.如图所示，xOy坐标平面在竖直面内，y轴正方向竖直向上，空间有垂直于xOy平面的匀强磁场（图中未画出）。一带电小球从O点由静止释放，运动轨迹如图中曲线所示。下列说法中正确的是（ ）

A．轨迹OAB可能为圆弧

B．小球在整个运动过程中机械能增加

C．小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等

D．小球运动至最低点A时速度最大，且沿水平方向

3.一块横截面为矩形的金属导体的宽度为b，厚度为d，将导体置于一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应强度的方向垂直于侧面，如图所示．当在导体中通以图示方向的电流I时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为UH，已知自由电子的电量为e，则下列判断正确的是（ ）

A． 导体内自由电子只受洛伦兹力作用

B． 用电压表测UH时，电压表的“+”接线柱接下表面

C． 金属导体的厚度d越大，UH越小

D． 该导体单位体积内的自由电子数为

4.如图所示，在xOy平面内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向里，第三象限内的磁场方向垂直纸面向外．P（﹣L，0）、Q（0，﹣L）为坐标轴上的两个点．现有一电子从P点沿PQ方向射出，不计电子的重力，则（ ）

A． 若电子从P点出发恰好经原点O第一次射出磁场分界线，

则电子运动的路程一定为

B． 若电子从P点出发经原点O到达Q点，则电子运动的路程一定为πL

C． 若电子从P点出发经原点O到达Q点，则电子运动的路程可能为2πL

大学物理中的磁场与电磁感应实验

磁场与电磁感应实验在大学物理教学中占据着重要的地位。通过这些实验可以帮助学生深入理解和巩固电磁学知识，培养实际操作能力和科学思维能力。本文将介绍几个常见的大学物理实验，包括磁场和电磁感应的实验原理、实验步骤以及实验装置。

实验一：磁场的测量

磁场是指周围空间中存在的磁力作用力线。学生可以通过磁感应线测量仪，如霍尔效应磁力计，来测量磁场的强度和方向。

实验原理：

通过霍尔效应磁力计可以测量磁场的大小和方向。当磁感应线垂直于霍尔效应磁力计的导线时，将在导线两侧产生电势差。通过测量这个电势差，可以计算出磁场的强度。

实验步骤：

1. 将霍尔效应磁力计用夹子固定在桌面上，确保它的导线与桌面平行。

2. 将指南针放在磁感应线测量仪的导线附近，使指南针指向仪器的导线。

3. 通过改变带电的领导者的位置和方向，记录下每个位置的电势差。

4. 根据电势差的变化，计算出磁场的强度和方向。 实验装置：

- 霍尔效应磁力计

- 指南针

- 带电的领导者

实验二：电磁感应的现象

电磁感应是指导体内感应出电流的现象。在这个实验中，学生可以通过改变磁场中的磁通量来观察电流的产生和变化。

实验原理：

当导体穿过磁场时，磁通量发生变化，导致感应电流的产生。根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化率与感应电势的大小成正比。

实验步骤：

1. 将一根通电的导线穿过一个磁铁，形成一个线圈。

2. 使用一个示波器来测量感应电势随时间的变化。

3. 改变磁场的强度和方向，并记录下感应电势的变化。

4. 根据记录的数据分析磁场对感应电势的影响。

实验装置：

- 磁铁

- 通电的导线 - 示波器

实验三：电磁铁的制作与应用

电磁铁是利用电磁感应原理制造的一种可以产生强大磁场的装置。学生可以通过自制电磁铁，并利用它展示电磁感应的应用。

实验原理：

当电流通过导线时，会产生磁场，如果将导线绕成线圈，那么就可以增强磁场的强度。这就是电磁铁的工作原理。