电工基础磁场与电磁感应

课题一 磁场的基本知识
教学目标
1．掌握磁体及其性质。 2．掌握电流的磁效应及其规律。 3．掌握磁场的基本物理量。
一、磁体及其性质
1．磁体与磁极 人们把物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质称为磁性。
具有磁性的物体称为磁体。 磁体分天然磁体和人造磁体。
常见人造磁体
磁极——磁体两端磁性最强的部分。一个可以在水平面内自由 转动的条形磁铁或小磁针，静止后总是一个磁极指南，一个磁极指 北。指南的磁极称为指南极，简称南极（S）；指北的磁极称为指北 极，简称北极（N）。
根据相对磁导率的大小，可把物质分为两大类。
分类
特点
材料
非铁磁物质
反磁物质 顺磁物质
μr稍小于1 μr稍大于1
如铜、氢等 如空气、铝、铬等
铁磁物质
μr远大于1，可达几百甚至 数万以上，并且不是一个常数。 铁磁物质被广泛应用于电子技术 及计算机技术方面。
如铁、硅钢、 坡莫合金、铁氧体、 钴、镍等
4．磁场强度H
电动式扬声器
三、磁场对运动电荷的作用
洛仑兹力——运动电荷在磁场中受到的电磁力，用f表示。
在均匀磁场中，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时，f＝qvB
式中，q的单位是C，v的单位是m/s，B的单位是T，f的单位是N。 洛仑兹力的方向同样遵循左手定则。
用左手定则判定洛伦兹力的方向
运动电荷在磁场中受力的作用这一现象，在电子技术中得到 了广泛的应用。电视机中的显像管及示波器中的显像管都是利用 这一原理制成的。在显像管的颈部套有两对相互垂直的线圈，分 别称为水平偏转线圈和垂直偏转线圈。当两对线圈中分别通入交 变电流时，由电子枪射出的电子束就会在线圈磁场的作用下，有 规则地从左到右，从上到下的运动，完成整幅图像的扫描。
磁极之间也有相互作用力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互 吸引。
小磁针
任何磁体都有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割， 磁体总是保持两个异性磁极，也就是说，单独的N极或单 独的S极是不存在的。
2．磁场与磁感线
（1）磁场 磁场——磁体周围的空间存在着一种特殊的物质。
它看不见、摸不着的，但是又具有一般物质所固有的一 些属性（如力和能的特性）。
二、电流的磁效应
电流通过导体后必然产生磁场，这种现象称为 电流的磁效应。电流越大，产生的磁场越强。
电流磁效应
电流所产生的磁场方向，可以用安培定则（也称右手螺旋定则） 来判断。
直导线电流产生的磁场
三、磁场的基本物理量
1．磁感应强度B, 为向量 2．磁通Φ 3．磁导率μ 4．磁场强度H
1．磁感应强度B
一、磁场对载流直导体的作用
通电的直导体周围存在磁场，它就成了一个磁体，把这个磁体放到 另一个磁场中，它也会受到磁力的作用。这就是通常所说的“电磁生力”。
载流直导体在磁场中受到电磁力的作用
电磁力——通电导体在磁场中受到的作用力。 F＝BIlsinα
F——通电导体受到的电磁力，N； B——磁感应强度，T； I——导体中的电流强度，A； l——导体在磁场中的长度，m； α——电流方向与磁感应线的夹角。 α＝90°时，则sin90°＝1，导体受到的电磁力最大。 α＝0° 时，则sin0°＝0，导体受到的电磁力最小，等于零。
（3）磁感线的密疏程度表示磁场的强弱，即磁感线越密的地 方磁场越强，反之越弱。磁感线均匀分布而又相互平行的区称为 均匀磁场，反之则称为非均匀磁场。
通常，平行于纸面的磁感线用带箭头的线段表示。垂直于纸面向里 的磁感线用符号“×”表示，垂直于纸面向外的磁感线用符号“•”表示。
提示—磁感线
磁感线试验
“磁感线的方向从N极指向S极。”这话对吗？为什么？
判断某空间是否存在磁场，一般可用一个小磁针来 检验：能使小磁针转动，并总是停留在一个固定方向的 空间都存在磁场。
（2）磁感线
条形磁铁的磁感线
磁感线规定： （1）磁感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。
（2）磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向，即 小磁针N极所指的方向。
Φ＝BScosα
3．磁导率μ
磁导率——用来表示媒介质导磁性能好坏的物理量， 用符号μ表示，其单位是亨利／米（H／m）。
真空的磁导率μ0＝4π×10－7 H／m，且为一常数。
把任一物质的磁导率与真空磁导率的比值称为相对磁导率
用μr表示，即：
r
0
相对磁导率是个比值，没有单位。它表明在其他条件相同的 情况下，媒介质中的磁感应强度是真空中磁感应强度的多少倍，即 μ=μrμ0。
通电导体在磁场内的受力方向，可用左手定则来判断。
左手定则 学与用—通电直导体间的电磁力
二、磁场对通电线圈的作用
磁场对通电线圈的作用
把通电的线圈放到磁场中，磁场将对通电线圈产生一个 电磁转矩，使线圈绕轴线转动。
磁场对通电线圈的作用 学与用—直流电动机原理
想一想
电视机、收音机中常用的是电动式扬声器，它是利用通电导线 在磁场中受电磁力作用发生运动，带动空气振动而发声的，电动式 扬声器由环形磁体、音圈、纸盆等组成。在环形磁铁的作用下，软 铁柱和上下两个软铁板都被磁化，在它们的间隙中形成较强的磁场， 磁感线的方向呈辐射状。当大小和方向交替变化的电流通过音圈时， 音圈就会在电磁力的作用下带动纸盆沿上下方向振动，发出声音。
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受电 磁力F与电流I和导线有效长度l的乘积Il的比值，称为 该点的磁感应强度，用符号B来表示，即：
B F Il
单位：特斯拉，简称特（T）。 相量：方向为该点磁场的方向。
2．磁通Φ
磁通 —— 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。
Φ＝BS 单位：韦伯（Wb），简称韦。
大气中的通电环形线圈：Br0
NIH
l
磁场强度 H NI ，其单位是A/m ，它的数值只与电流的大小 l
及导体的几何形状有关。
安培力是磁场对电流的作用力。
洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。
安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力， 二者紧密地结合在一起，统称为电磁力。
显像管示意图
课题三
磁铁材料
教学目标
1．了解铁磁材料的磁化。 2．熟悉磁化曲线和磁滞回线。 3．掌握铁磁材料的性质和分类方法。 4．掌握铁磁材料的应用。