磁与电(葛中海).doc

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1、第4章磁与电本章知识基本类似于高中物理《电磁学》的内容，着重要求读者对基本概念和基本理论的理解与掌握。§4-1磁的基础知识4.1.1磁现象古时候，我国劳动人民就发现用天然磁铁做成的小磁针，它总是一端指向南，而另一端指向北。人们利用它制成了可以确定南北的罗盘，如图4—1所示。由于罗盘的发明，推动了世界航海事业的讯猛发展。1．磁体磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，这种性质叫磁性，具有这种性质的物体叫磁体。磁体分为天然磁体和人造磁体两大类。常见的人造磁体有条形磁体、蹄形磁体和磁针等，如图4—2所示。图4—1罗盘图4—2常见磁体2

2、．磁极磁体上存在两个磁性最强的部分叫磁极。将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫南极（S极），指北的磁极叫北极（N极）N指North；S指South。。N极和S极总是成对出现并且强度相等，不存在单独的N极和S极。地球本身就是一个大磁体，周围空间分布着磁场，地磁的S极在地球的北极附近，地磁的N极在地球的南极附近。3．磁化一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。磁化使原来没有磁性的物体获得磁性。不是所有材料都可以磁化的，只有少数金属及金属化合物可以被磁化。4．磁极的相互作用若用磁铁靠近一个悬挂的小磁

3、针，当磁铁的N极靠近小磁针N极，小磁针N极马上被排斥；当磁铁的N极靠近小磁针S极，小磁针S极马上被吸引。这说明，磁极之间存在相互作用力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。小资料磁极的相互作用在现代科技中的典型应用是磁悬浮技术。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇

4、迹。由于列车悬浮在空中，行走时不需接触轨道，其阻力只有空气的阻力。因此，磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上。4.1.2磁场与磁力线磁极之间的相互作用是通过磁场进行传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。为了形象地说明磁场的强弱和方向分布，我们可以把磁铁放在一块撒满一层铁屑的玻璃板下，当轻轻敲玻璃板，铁屑就会逐步排列成无数的细条，形成一幅“美妙”的图案，如图4—3所示。a）条形磁铁周围的铁屑b）蹄形磁铁周围的铁屑图4—3用铁屑模拟磁场的分布从图中可以清楚地看到，在磁体两极处，铁屑聚集最多，说明磁性作用最强；而

5、在磁体其他部分铁屑聚集较少，说明磁性作用较弱。我们把这些铁屑细条形象描绘的曲线叫磁力线，如图4—4所示。磁力线具有以下几个特征：（1）磁力线是互不相交的闭合曲线。在磁体外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，磁力线由S极指向N极。（2）磁力线的疏密反映磁场的强弱。磁力线越密、磁场越强；磁力线越疏、磁场越弱。（3）磁力线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向，即静止时小磁针N极所指的方向。a）条形磁铁b）蹄形磁铁图4—4磁场的磁力线思考题明你知道在我们周围地球磁场的磁力线的走向吗？本节练习1.磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，

6、这种性质叫，具有这种性质的物体叫。常见的人造磁体有磁体、磁体和磁针等。2．磁体上存在两个的部分叫磁极。将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫，指北的磁极叫。3．N极和S极总是成对出现并且强度，不存在单独的N极和S极。4．地球本身就是一个大磁体，周围空间分布着磁场，地磁的S极在地球的附近，地磁的N极在地球的附近。地球磁场的磁力线是从地球的极指向地球的极。5．一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做。6.当两个磁极靠近时，它们表现出来的作用规律是。7.磁极之间的相互作用是通过进行传递的。8.用磁力线可以形

7、象地描述磁场的方向和强弱分布，磁力线越密的地方磁场越，磁力线越疏的地方磁场越。小磁针在磁场中静止时极所指的方向为该点的磁场方向。9．磁力线是互不相交的曲线，磁力线上任一点的就是该点的磁场方向。在磁体外部，磁力线由极指向极；在磁体内部，磁力线由极指向极。4.1.3电流的磁效应1820年，奥斯特从实验中发现，放在导线旁边的小磁针，当导线通过电流时小磁针会转动，如图4—5所示。这说明通电的导线周围存在着磁场，这种现象称为电流的磁效应。法国科学家安培提出著名的分子电流假说，揭示了磁现象的本质，即磁铁的磁场和电流的磁场一样，都

8、是由电荷运动产生的。图4—5电流的磁效应说明电流的磁效应可以概括为“动电生磁”，即运动的电荷周围能够产生磁场。通电导体周围的磁场方向（即磁力线方向）与电流的关系，可以用安培定则（也称右手螺旋定则）来判断。1．直线电流的磁场直线电流磁场的磁力线是以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆所在的平面与导线垂直，如图4—6所示。磁场方向的判断方法：右手握