《电工基础》(劳动版第四版)37 §4—3、4 磁场对电流的作用、铁磁物质

文化理论课教案
7.5.1-10-j-01
：
【组织教学】
1. 起立，师生互相问好
2. 坐下，清点人数，指出和纠正存在问题
【导入新课】
电流能产生磁场，那么磁场对电流会不会有作用呢？会！磁场对定向运动的电荷有力的作用。

磁场对定向运动的电荷有力的作用力叫电磁力，学习本课后，我们就知道磁场对定向运动的电荷的作用力的大小和方向与什么有关了。

【讲授新课】
第四章 磁场与电磁感应
§4－3 磁场对电流的作用 一、磁场对载流直导体的作用
前面已讲到，若均匀磁场的磁感应强度为B 且处于水平方向，导 体的有效长度为L ，通过的电流为I ，I 与B 的夹角为α，见图4－12. 则导体受到的电磁力F 为：
F=BIL sinα
式中 F ──导体受到的电磁力，也叫安培力，牛(N )；
B ──均匀磁场的感应强度，特[斯拉](T )； I ──导体中的电流，安(A ) L ──导体的有效长度，(m)；
α──电流方向与磁感应强度方向之间的夹角。

也就
是说，在均匀磁场中，通电导体受到的电磁力(安培力)的大小 与磁感应强度B 、导体中的电流I 、导体的有效长度L 、以及 导体与磁感应强度的夹角α的正弦成正比。

电磁力的方向可用左手定则（电动机定则）判定： 左手伸平，四指与拇指垂直，让磁力线垂直穿过 掌心，四指指向代表导体中电流方向，大拇指的指向 就是导体受到的电磁力的方向(图4－13)。

如电流的方向不与磁力线方向垂直，则可将电流分解成垂直于磁力线方向和平行于磁力线方向的两个分量（平行于磁力线方向的电流分量不产生电磁力），然后将四指指向电流的垂直分量来判定电磁力方向。

例 4—2 在磁感应强度主0.5T 的匀强磁场中，有一长度为60cm 的导线，导线中的电流为10A ，导线与磁力线的夹角分别是0°、30°和90°，求导线各受多大的力？
解：B=0.5T, I=10A ，L=60cm=0.6m,1α=0°,2α=30°,3α=90°
1α=0° F= BIL sinα1 =Ssin0°=0
2α=30° F=BIL sinα2=0.5×10×0.6×sin30°=1.5(N) 3α=90° F=BIL sinα3 =0.5×10×0.6×sin 90°=3(N)
可见，电流与磁力线的夹角为0°时（α=0°），F=0，载流导体不受力；电流与磁力线的夹角为90°时（α=90°），F=BIL ，载流导体受到的电磁力最大。

二、通电平行直导体间的作用
如图4－7所示，两条平行越导体，通过方向相同的电流时，会相互吸引；通过方向相反的电流时，会相互排斥。

这种现象是磁场对电流的作用造成的。

412
-图413-左手定则
图
三、磁场对通电矩形线圈的作用
如图4—15所示，设矩形线圈abcd 和磁极 N 、 S 都是垂直放置，磁感强度为B ，电流从c 端流入，
b 端流出，线圈的长边(ab 与b
c )的长为 L 1，短边(bc 与a
d )的长为 L 2，则ab 和dc 边所受电磁力分别为： F ab =BIL 1，方向垂直ad 向纸面； F dc =BIL 1，方向垂直bc 向纸里 线圈受到的力偶矩为：
M =（F ad + F bc ）×L 2/2 =2 BIL 1 ×L 2/2 = BIS
线圈受到的力偶矩作用而旋转，旋转的方向从上向下看为逆时针方向。

线圈在此位置时，力臂最长(22
L
)，
所受力偶矩也就最大。

线圈转过一个角度α后，力臂长度变为(2cos 2
L
α)，此时线圈受到的转矩为：
cos M NBIS α=
式中 N — 线圈的匝数；
B — 磁感应强度，T ； I — 通过线圈的电流，A ； S — 线圈平面的面积，㎡；
α— 线圈平面与磁感应强度B 的方向间夹角；
M — 线圈受到的电磁转矩，单位是牛·米（N ·m ）
当
90=α时，F ab 与F dc 大小相等，方向相反，力距为0，线圈就不会转动了。

但如果此时改变电让流的方向，电流从b 端进入，从c 端流出，则线圈又继续转动。

直流电动机工作时，就是通过换向器，在上述位置时改变电流的方向，从而使直流电动机不停转动。

§4－4 铁磁物质
一、磁现象的本质：磁现象的本质是电荷运动。

也就是说磁场是电荷运动产生的 二、铁磁物质的磁化
磁化：原来没有磁性的物体在外磁场的作用下获得磁性的过程称为磁化。

能被磁化的物质叫铁磁物质
（r μ＞＞ 1），不能被磁化的物质叫非铁磁物质（r μ略小于1或略大于1）。

磁化的本质：磁化的本质是外磁场使物质中的小磁畴由杂乱无章地排列变成一致地排列。

剩磁：被磁化的物质在外磁场消失后仍保留的部分磁性。

415
-
图416
-图414-通电直导体间的相互作用
图
三、磁化曲线：
外磁场磁化铁磁物质时外磁场强度与被磁化的物质的磁感应强度的关系曲线叫磁化曲线(图4－17). 铁磁物质被外磁场磁场反复磁化时，其磁感应强度与外磁场强度的关系曲线叫磁滞曲线(图4－18中的
abcdef 曲线).
三、铁磁物质的分类：
1.软磁性物质:容易磁化也容易退磁的铁磁物质。

主要有铸钢、硅钢片、玻莫合金和软磁铁氧体。

可用于制造变压器、电机、电磁铁中的铁心等。

2. 硬磁性物质:不容易磁化也不容易退磁的铁磁物质。

如钨钢、铬钢、钴钢、钡铁氧体、铝镍钴合金等。

可用于制造永久磁铁。

3. 矩磁性物质:在很小的外磁场作用下就能磁化到饱和值,外磁场消失后仍保持磁饱和状态的物质。

主要有锰镁铁氧体和锂锰铁氧体等。

可用于制造记忆元件，如电子计算机中存取器的磁心。

4.压磁性物质:在外磁场的作用下,长度会发生比较显著地伸缩效应的物质。

磁体的长度在外磁场的作用下发生比较显著地伸缩效应的现象叫做磁致伸缩。

可用于制造超声波发生器和机械滤波器。

【课堂总结】
一、课堂纪律与学习气氛总结 二、教学内容小结
1. 在均匀磁场中，通电导体受到的电磁力（安培力）的大小与磁感应强度B 、导体中的电流I 、导体的有效长度L 、以及导体与磁感应强度的夹角α的正弦成正比，即：
F=BIL sinα
电磁力的方向可用左手定则（电动机定则）判定：左手伸平，四指与拇指垂直，让磁力线垂直穿过掌心，四指指向代表导体中电流方向，大拇指的指向就是导体受到的电磁力的方向。

2. 通电线圈受到的电磁偶矩的大小与线圈的匝数N 、磁感应强度B 、导体中的电流I 、线圈的面积S 以及线圈平面与磁感应强度的夹角α的余弦成正比，即：
cos M NBIS α=
线圈的转动方向可由安培定则和左手定则（电动机定则）判定。

【布置作业】：《习题册》§4－3：一、二、三（P.44~P.46），§4－4：一、二、三、（P.46）
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