电工基础教案4磁场与电磁场.pdf

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1、第四章磁场与电磁场§4-1磁的基本知识一、磁的基本概念1.磁性：物质能够吸引铁、镍、钴等物质的性质。2.磁体：具有磁性的物体，分为天然磁体和人造磁体。3.磁极：磁体两端磁性最强的区域。注意：①任何一个磁体都具有2个磁极，一个南极（S），一个北极（N）。②地球就是一个天然大磁场，N极在地理南极的附近，S极在地理北极的附近。4.磁力：磁极与磁极之间存在相互作用力作用规律：同名相斥，异名相吸。5.磁场：磁体周围存在磁力作用的空间。磁场是矢量，有大小和方向。磁感应线是用来形象直观描述磁场的假想曲线，其特点如下：①是一组互不交叉的闭合曲线，在磁场内部由N极指向S极，在磁体外部由S极指

2、向N极；②磁感应线上任意一点的切线方向就是该点磁场方向，即小磁针在该点静止时，N极所指方向；③磁感应线越密的地方，磁场越强，磁感应线越疏的地方磁场越弱。6.一般情况下，平行于纸面的磁感应线用带箭头的线段表示，垂直于纸面向里的用符号“×”表示，垂直于纸面向外的用符号“·”表示。二、电流的磁场安培定则：又叫右手螺旋法则。1.直线电流产生的磁场用右手握住载流直导体，拇指伸直并指向电流方向，则弯曲的四指指向就是磁感应线的方向。2.载流螺线管产生的磁场用右手握住载流螺线管，弯曲的四指指向电流方向，则伸直的拇指指向就是螺线管内部的磁感应线方向§4-2磁场的基本物理量一、磁感应强度（表示

3、磁场内某点磁场强弱及方向的物理量）1.定义：载流直导体在磁场中某点所受的作用力F与导体中的电流I和导体在磁场中的有效长度l乘积的比值，叫做该点的磁场强度，用符号B表示。F2.表达式：B=Il3.单位：特斯拉，简称特，用符号T表示。1m的直导体，通入1A的电流，垂直磁场方向放置时所受的力为1N，则该点的磁感应强度为1T。4.方向：该点磁感应线的切线发现，即小磁针在该点静止时N极的指向。5.注意：磁场中不同的点，其B的大小和方向不一定相同；而某一确定的点，其B的大小和方向是完全确定的。6.均匀磁场：定义：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，则该磁场叫做均匀磁场。特点：其

4、磁感应线是一组方向相同、间隔距离相等的平行直线。二、磁通1.定义：均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积。2.表达式：Φ=BS3.单位：韦伯，简称韦，用符号Wb表示。4.推广：均匀磁场，面积与磁场达到方向不垂直，有一夹角α，则：Φ=BSsinα例题：在磁感应强度为0.6T的均匀磁场中，有一面积为0.01m2的平面，该平面与磁感强度方向夹角为30°，求通过该平面的磁通是多少？解：Φ=BSsinα=0.6×0.01×sin30°=3×10－3Wb三、磁导率1.磁导率μ表示物质的导磁性能，单位是亨/米(H/m)。2.真空的磁导率3.非铁磁物质的磁导率与真

5、空极为接近，4107H/m铁磁物质的磁导率远大于0真空的磁导率。4.相对磁导率μr：物质磁导率与真空磁导率的比值。非铁磁物质μr近似为1；铁磁物质的μr远大于1；四、磁场强度1.定义：磁场中某点磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值，叫做该点的磁场强度。2.表达式：BH或BH3.单位：安每米（A/m）4.注意：磁场强度只与产生磁场的电流以及这些电流分布有关，而与磁介质的磁导率无关，是为了简化计算而引入的辅助物理量。名称符号单位公式磁感应强度BTB=F/IL磁通ΦWbФ=BSsinα相对磁导率μH/mμ=μ/μrr0磁场强度HA/mH=B/μ§4-3磁场对运动电荷

6、和载流直导体的作用一、磁场对运动电荷的作用实验分析：①在没有外磁场时，电子束是沿直线前进的；②如果把它放在磁铁的两极之间，发现轨迹发生弯曲。表明：运动电荷受到了磁场的作用力，这个力叫做洛仑兹力。1.在均匀磁场中，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力F的大小与磁感应强度B、电荷的运动速度v及电荷量ｑ成反比。2.表达式：F=Bqv式中，B的单位T，q的单位C，v的单位m/s，F的单位N。3.左手定则伸平左手，使拇指与其余四指垂直，让磁感应线垂直穿过手心，四指指向正电荷的运动方向（或负电荷的运动反方向），则拇指所指的方向就是洛仑兹力的方向。简述：先有电，后有力。4.当v⊥B

7、时，其在各点的受力方向都指向中心点O，轨迹为一个圆；当v与B成α时，可以将v分解成平行分量v，和垂直分量v：tn平行分量v：不受洛仑兹力作用，作直线运动；t垂直分量v：同v⊥B时，轨迹为一个圆；n两者合在一起轨迹为螺旋线。5.推广式：v与B成α时：F=Bqvsinα①v=0，则F=0，说明磁场对静止的电荷没有力的作用；②α=0或180°时，F=0，说明磁场对沿磁场方向运动运动电荷没有力的作用；③α=90°时，F=Bqv，说明磁场对垂直于磁场方向运动的电荷作用力最大。例题：有一均匀磁场，B=1.5T，方向水平地由南指