第五章 磁与电磁感应
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电和磁是相互联系不可分割的两类基本物质。很多电气设备如电机、变压器、电磁铁、电工测量仪表以及其他各种铁磁元件等,都是利用电与磁的基本原理进行工作的。
本章主要讨论基本磁现象及其规律、磁场的基本概念及其物理量、电磁感应现象及基本定律等内容。
3.1 磁的基本知识
3.1.1 磁体与磁极
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(俗称吸铁石)和人造磁体,现在常见的各种磁体几乎都是人造的。如条形磁铁、蹄形磁铁和针形磁铁等,如图3—1所示。
磁体两端磁性最强的区域叫磁极。实验证明,任何磁体都具有两个磁极,而且无论怎样把磁体分割,它总是保持两个磁极。一端叫北极,用N表示:一端叫南极;用s表示。
与电荷间的相互作用力相似,磁极间也具有相互作用力,即同极相排斥,异极相吸引。磁极间的相互作用力叫磁力,如图3-2所示。指南针就是利用这种性质制作的,因为地球本身就是个大磁体,地磁的北极在地球南极附近,地磁的南极在地球北极附近。
3.1.2 磁场与磁力线
磁体周围存在磁力作用的空间,称为磁场。互不接触的磁体之间之所以具有相互作用力,就是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场和电场一样,都是一种特殊物质,它们之所以被认为特殊,是因为它们不是由分子和原子所组成。
磁场和电场同样是有方向的。在磁场中某一点放一个能自由转动的小磁针,小磁针静止时N极所指的方向,规定为该点的磁场方向。
为了形象地描述磁场而引出磁力线这一概念,规定在磁力线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。
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磁力线可以用实验的方法形象地表示出来。如在条形磁体上放一块玻璃或纸板,撒上一些铁屑并轻敲,铁屑便会有规则地排列成如图3-3(a)所示的线条形状,这些线条就显示出条形磁体的磁力线分布情况。
磁力线具有以下几个特征:
(1)磁力线是互不交叉的闭合曲线。在磁体外部由N极指向s极,在磁体内部由s极指向N极,如图3-3(b)所示。
第五章:磁场与磁路
电流的磁效应
1课时
重点:该节重点是磁场的基本概念;磁场的特性
难点:磁感线及几种磁场源磁感线分布情况
知识点综述:
一、磁场:
1、磁性:能吸引铁磁物质的性质
2、磁体:具有磁性的物体
3、磁极:磁体上磁性最强的部位;
1)、任何磁体都有两个不可分割的两个磁极,S极和N极;
2)、磁极的性质:同性相斥,异性相吸
4、磁场:
1)概念:在磁场或磁体周围存在一种特殊物质,它能够传递力和能的性质
2)特性:还是由原子和分子所组成,它和所有的物质一样,具有力和能的两大特性。
二、磁场的方向和磁感线
1、方向:小磁针北极的受力方向就是该点磁场的方向;
2、磁现象的电本质:
1)、磁场都是由电流所产生的;
2)、安倍分子电流假设:在物质微粒内部,存在一种环形电流,即分子电流;分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。
3、磁感线:
1)在磁场中,画一系列有方向的曲线方向,这些曲线上,每一点的磁场方向,就是该点的切线,并非客观存在。
2)特点:
①是闭合曲线;外部 N→S,内部N→S
②方向(略)
③其疏密表示磁场的强弱
④永不相交
三、电流的磁效应:
1、概念:电流所产生的磁场称……
2、方向的判定:
安培定则(右手螺旋法则)
2、电流的磁场
1)直流电流的磁场:
(略) ……
2)环形电流的磁场:
(略) ……
3)通电螺线管的磁场:
(略) …… 磁场的主要物理量
2课时
重点:该节重点是磁场主要物理量概念和单位
难点:用B、Φ、μ、H的定义进行计算
知识点综述:
一、磁感应强度(B)
1、定义:
在磁场中,垂直于磁场方向的通电导线,受到磁场的作用F跟电流I与长度l的乘积的比值,叫通电导线所处的磁感应强度。
2、定义式:B=IlF
3、单位: 特斯拉,(T) 1T=1N/A·m
4、物理意义:是描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,其方向就是磁场的方向。
第五章:磁场与磁路
电流的磁效应
1课时
重点:该节重点是磁场的基本概念;磁场的特性
难点:磁感线及几种磁场源磁感线分布情况
知识点综述:
一、磁场:
1、磁性:能吸引铁磁物质的性质
2、磁体:具有磁性的物体
3、磁极:磁体上磁性最强的部位;
1)、任何磁体都有两个不可分割的两个磁极,S极和N极;
2)、磁极的性质:同性相斥,异性相吸
4、磁场:
1)概念:在磁场或磁体周围存在一种特殊物质,它能够传递力和能的性质
2)特性:还是由原子和分子所组成,它和所有的物质一样,具有力和能的两大特性。
二、磁场的方向和磁感线
1、方向:小磁针北极的受力方向就是该点磁场的方向;
2、磁现象的电本质:
1)、磁场都是由电流所产生的;
2)、安倍分子电流假设:在物质微粒内部,存在一种环形电流,即分子电流;分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。
3、磁感线:
1)在磁场中,画一系列有方向的曲线方向,这些曲线上,每一点的磁场方向,就是该点的切线,并非客观存在。
2)特点:
①是闭合曲线;外部 N→S,内部N→S
②方向(略)
③其疏密表示磁场的强弱
④永不相交
三、电流的磁效应:
1、概念:电流所产生的磁场称……
2、方向的判定:
安培定则(右手螺旋法则)
2、电流的磁场
1)直流电流的磁场:
(略) ……
2)环形电流的磁场:
(略) ……
3)通电螺线管的磁场:
(略) …… 磁场的主要物理量
2课时
重点:该节重点是磁场主要物理量概念和单位
难点:用B、Φ、μ、H的定义进行计算
知识点综述:
一、磁感应强度(B)
1、定义:
在磁场中,垂直于磁场方向的通电导线,受到磁场的作用F跟电流I与长度l的乘积的比值,叫通电导线所处的磁感应强度。
2、定义式:B=IlF
3、单位: 特斯拉,(T) 1T=1N/A·m
4、物理意义:是描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,其方向就是磁场的方向。
磁感应与电磁感应的区别与联系
磁感应和电磁感应是物理学中的两个重要概念,它们在研究电磁现象和应用中起着至关重要的作用。本文将从理论解释、实验现象和应用领域等方面详细探讨磁感应和电磁感应的区别与联系。
一、理论解释
磁感应是指由磁场对物质所产生的作用。根据安培定律,电流通过导线时会产生磁场,而导线中的电流也受到磁场的影响,导致力的作用。这就是磁感应现象。而电磁感应则是指由磁场变化引起的电场的产生以及电场变化引起的磁场的产生。
区别:磁感应是指磁场对物质的作用,而电磁感应则是指磁场和电场之间相互转换的现象。
联系:磁感应和电磁感应都是由于磁场和电场之间的相互作用而产生的。
二、实验现象
磁感应的实验现象主要包括磁力作用和磁感应现象。磁力作用是指磁场对磁性物质的吸引或排斥作用。而磁感应现象是指导线通过电流时受到力的作用。
电磁感应的实验现象主要包括法拉第电磁感应定律和楞次定律。法拉第电磁感应定律说明了磁场变化时导线中会产生感应电流。而楞次定律则说明了由于感应电流产生的磁场和原磁场之间相互作用,使得系统总磁通量保持不变。
区别:磁感应的实验现象主要涉及磁力作用和磁感应现象,而电磁感应的实验现象则包括法拉第电磁感应定律和楞次定律。
联系:磁感应和电磁感应都是通过实验观察和测量得到的重要现象。
三、应用领域
磁感应在生活和工业中广泛应用,如磁铁、电磁铁、磁悬浮列车等。磁感应的应用可以将各种物理力转化为机械力,实现各种机械装置的驱动。
电磁感应在通信、能量转换等领域有着重要的应用。例如:电动机和发电机是利用电磁感应原理设计制造的;变压器则是利用电磁感应使电能的电压和电流发生变化。
区别:磁感应在物质的作用和驱动机械设备方面应用广泛;电磁感应在能量转换和通信等方面应用广泛。
联系:磁感应和电磁感应都是在不同领域中发挥重要作用的物理现象。
综上所述,磁感应和电磁感应虽然有区别,但也存在着一定的联系。磁感应和电磁感应通过其理论解释、实验现象和应用领域等方面可以深入理解它们之间的差异和联系。对这两个概念的准确理解和应用,对进一步研究电磁学和推动技术发展具有重要意义。