1、磁场与电磁感应磁场与电磁感应优选磁场与电磁感应优选磁场与电磁感应引入：磁悬浮列车磁悬浮列车教学目标u 解释磁性、磁场、磁感线、磁通、磁感应强度解释磁性、磁场、磁感线、磁通、磁感应强度、磁导率的概念；、磁导率的概念；u 说明安培定则的内容；说明安培定则的内容；u 会判断通电直导体及环形电流产生的磁场方向；会判断通电直导体及环形电流产生的磁场方向；u 说出磁场对载流导体的作用；说出磁场对载流导体的作用；u 会计算电磁力的大小及方向。会计算电磁力的大小及方向。4.1 4.1 磁场磁场难点u 通电直导体及环形电流产生的磁场方向；通电直导体及环形电流产生的磁场方向；u 磁场对载流导体的作用；磁场对载流导
2、体的作用；u 计算电磁力的大小及方向。计算电磁力的大小及方向。 重点u 安培定则的内容、判断通电直导体及环形电流产安培定则的内容、判断通电直导体及环形电流产生的磁场方向；生的磁场方向；u 磁场对载流导体的作用；磁场对载流导体的作用；u 计算电磁力的大小及方向。计算电磁力的大小及方向。 4.1 4.1 磁场磁场一、磁体及其性质1. 概念概念l 物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天然磁体和人造磁体两大类体分天然磁体和人造磁体两大类 。4.1 4.1 磁场磁场l 磁体上磁性最强的两个区域叫磁
3、极，分别称为南极（磁体上磁性最强的两个区域叫磁极，分别称为南极（S S）和）和北极（北极（N N）。）。地球的磁极地理的南北极与地磁的南北极正好相反。地理的南北极与地磁的南北极正好相反。4.1 4.1 磁场磁场地球南极地球南极地球北极地球北极地磁北极地磁北极地磁南极地磁南极磁极间的相互作用：磁极间的相互作用：4.1 4.1 磁场磁场任何磁体都具有两 个磁极，而且无论把磁体怎样分割总保持 有两个异性磁极。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。磁极间的相互作用力称为磁力。磁极间的相互作用力称为磁力。4.1 4.1 磁场磁场二、磁场与磁感线l 磁场磁体周围存在的磁力
4、作用的空间。磁场磁体周围存在的磁力作用的空间。动画动画l 磁感线磁场的分布常用磁感线来描述。磁感线磁场的分布常用磁感线来描述。视频视频4.1 4.1 磁场磁场 不重叠，不相交；不重叠，不相交； 磁力线密集的地方磁场强，反之磁场弱。磁力线密集的地方磁场强，反之磁场弱。 在磁场的某一区域里，如果磁感线在磁场的某一区域里，如果磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线，这是一些方向相同分布均匀的平行直线，这一区域称为均匀磁场。一区域称为均匀磁场。 闭合曲线，无头无尾；闭合曲线，无头无尾；A磁感线的特点：磁感线的特点：4.1 4.1 磁场磁场三、电流的磁场动画动画I 把小磁针放在通电直导体周围,会看到什么
5、现象？? 不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。现象称为电流的磁效应。4.1 4.1 磁场磁场 右手握住通电直导线，让伸直右手握住通电直导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，则弯曲的四指所指的方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。向就是磁感线的环绕方向。 安培定则（右手螺旋定则）1.直线电流产生的磁场直线电流产生的磁场4.1 4.1 磁场磁场4.1 4.1 磁场磁场INS116 .swfI2.环形电流产生的磁场环形电流产生的磁场 右手握住通电螺线管，让弯曲的四指右手握住通电
6、螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，则大拇指所指的方向跟电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是通电螺线管的磁场北极的方向（通也就是通电螺线管的磁场北极的方向（通电螺线管相当于一根条形磁铁）。电螺线管相当于一根条形磁铁）。4.1 4.1 磁场磁场【例题例题】在图中标出磁场的方向在图中标出磁场的方向 + I N S 【例题例题】判断小磁针如何转动判断小磁针如何转动 【例题例题】标出电流的正负极性标出电流的正负极性 4.1 4.1 磁场磁场磁场的应用：磁悬浮列车磁场的应用：磁悬浮列车4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主
7、要物理量量四、磁感应强度4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量。 4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量单单 位：位：特斯拉特斯拉（T）均匀磁场：均匀磁场：感应强度大小、方向都相同感应强度大小、方向都相同ILFB （电流与磁场垂直） 大大 小：小：方方 向：向：即为该点磁场的方向即为该点磁场的方向l 定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力受的安培力F F跟电流跟电流I I和导线长度和导线长度L L的乘积的乘积ILIL的比值，的比值，称为该处的磁感应强度。称为该处的磁感应强度。4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理
8、量量（1 1）磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，）磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，跟磁场中是否存在通电导线无关。跟磁场中是否存在通电导线无关。（2 2）B B的大小表示磁场的强弱，的大小表示磁场的强弱，B B越大表示磁场越越大表示磁场越强。强。（3 3）B B不仅能反映磁场的强弱，还能反映磁场具不仅能反映磁场的强弱，还能反映磁场具有方向性，磁场中某一点的磁场方向为该点的磁有方向性，磁场中某一点的磁场方向为该点的磁感应强度的方向。感应强度的方向。注意事项注意事项4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量五、磁通符号符号：公式公式：意义意义：定量描述磁场在某一面积上的分布。：定量描
9、述磁场在某一面积上的分布。单位单位：韦伯（：韦伯（Wb）BS 定义：设在磁感应强度为定义：设在磁感应强度为B B的均匀磁场中，有一个的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为与磁场方向垂直的平面，面积为S S，我们把，我们把B B与与S S的的乘积，定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。乘积，定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量 讨论讨论: : 如果磁场不与所讨论的如果磁场不与所讨论的平面垂直，那分布在面积平面垂直，那分布在面积s s上的上的磁通应该怎样计算？磁通应该怎样计算？应以这个平面在垂直于磁场应以这个平面在垂直于磁场B B的方向的
10、投影的方向的投影面积面积S S与与B B的乘积来表示磁通。的乘积来表示磁通。说明：说明：当面积一定时，如果通过该面积的磁感线越多，则磁通越当面积一定时，如果通过该面积的磁感线越多，则磁通越大，磁场越强。大，磁场越强。 这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度又称磁通密度，并且用又称磁通密度，并且用Wb/mWb/m2 2作单位。作单位。BSBS4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量六、磁导率II铁棒铁棒II铜棒铜棒不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。度与
11、媒介质的导磁性能有关。4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量物理意义物理意义：是一个用来表示媒介质导磁性能的：是一个用来表示媒介质导磁性能的 物理量。物理量。符号符号：单位单位：H/mH/m。由实验测得真空中的磁导率由实验测得真空中的磁导率 0 0=4=41010-7-7H/mH/m，为，为一常数。一常数。4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量注：相对磁导率只是一个比值。它表明在其他条注：相对磁导率只是一个比值。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。空中磁感应强度的多少倍。 了了 解解 任一物质
12、的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对磁导率，用磁导率，用 r r 表示，即：表示，即：r04.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：顺磁物质顺磁物质r r11。如空气、铝、铬、铂等。如空气、铝、铬、铂等。反磁物质反磁物质r r11。如氢、铜等。如氢、铜等。铁磁物质铁磁物质r r1 1，其可达几百甚至数万以上，且，其可达几百甚至数万以上，且 不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、 坡莫合金、铁氧体等。坡莫合金、铁氧体等。 了了 解解 4.
13、2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量七、磁场强度00NIBl式中式中 B B0 0 通电线圈的磁感应强度，通电线圈的磁感应强度，T T； 0 0真空的磁导率，真空的磁导率，H/mH/m； N N 线圈的匝数；线圈的匝数； L L 线圈的长度，线圈的长度，mm； I I 线圈中的电流，线圈中的电流，A A。 在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈的匝数、线圈长度及电流强度有关。的匝数、线圈长度及电流强度有关。4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量0rNINIBll 磁感应强度与媒介质的磁导率有关。 当把圆环线圈从真空中取出，并在其中放入
14、相当把圆环线圈从真空中取出，并在其中放入相对磁导率为对磁导率为rr的媒介质，则磁感应强度将是真的媒介质，则磁感应强度将是真空中的空中的rr倍，即：倍，即： 4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量BH00NIBlBNIHl 该点的磁感应强度该点的磁感应强度B B与媒介质磁导率与媒介质磁导率 的比值即的比值即为磁场中某点的磁场强度，用为磁场中某点的磁场强度，用H H表示，即：表示，即：将将 带入可得带入可得磁场强度的单位为磁场强度的单位为A/m。4.2 4.2 磁场的主要物理磁场的主要物理量量 表明，在一定电流值下，同一点的磁场强度不表明，在一定电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒介质的
15、不同而改变。因磁场媒介质的不同而改变。 磁场强度也是一个矢量，在均匀媒介质中，磁场强度也是一个矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度的方向一致。它的方向和磁感应强度的方向一致。小结小结磁磁场场磁性磁性磁体磁体磁极磁极磁感线磁感线磁场磁场电流产生的磁场电流产生的磁场右手螺旋定则小结小结物物理理量量磁感应强度磁感应强度磁通磁通磁导率磁导率磁场强度磁场强度作作 业业1.1. 习题册习题册P41P41：一、：一、3 3、5 5、7 7；二、；二、2 2、3 3；三、三、1 1、2 2； P42 P42：一、：一、1 1、4 4、5 5；二、；二、2 2、3 3；2. 2. 预习预习4.3 磁场对电
16、流的作用磁场对电流的作用。4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用通电导体周围有磁场，若把通电导体放入磁场，将产生什么现象?引入：4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用教学目标u 掌握磁场对电流的作用力公式掌握磁场对电流的作用力公式；u 会用左手定则判断通电直导体在磁场内的会用左手定则判断通电直导体在磁场内的受力方向。受力方向。 重点、难点u 用左手定则判断通电直导体在磁场内的受力方向用左手定则判断通电直导体在磁场内的受力方向。4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用一、磁场对通电直导体的作用通常把通电导体在磁场中受到的力通常把通电导体在磁场中受到的力称为称为电磁力电
17、磁力，也称，也称安培力安培力。1. 电磁力电磁力4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用通电直导体在磁场内的受力方向可用通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定则左手定则来判断。来判断。2. 左手定则左手定则 伸开左手，磁伸开左手，磁感线垂直穿过手心，感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，四指指向电流方向，则拇指所指方向就则拇指所指方向就是导体受力方向。是导体受力方向。4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用例、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并例、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量中的其中两个物理
18、量的方向，试标出第三个物中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物理量的方向。理量的方向。BFIFIB4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用B【例题例题】垂直放在磁场中的通电导线如图放置，垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个并已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量中的其中两个物理量的方向，试标出第三个量中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物理量的方向。物理量的方向。FBF4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用3. 电磁力电磁力F的大小的大小 当导体垂直于磁场方向放置时，导体所受的当导体垂直于磁场方向放置时，导体所受的电磁力与导体电流电
19、磁力与导体电流I、导体的有效长度、导体的有效长度L及磁感及磁感应强度应强度B成正比。成正比。FILBB与与L垂直时：垂直时：LB动画：计算电磁力的大小动画：计算电磁力的大小B = F/Il4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用B与与L不垂直时：不垂直时：如果电流方向与磁场方如果电流方向与磁场方向不垂直，而是有向不垂直，而是有一一个夹角个夹角，这时通电导，这时通电导线的有效长度为线的有效长度为lsin。电磁力的计算式变。电磁力的计算式变为为： F = BIlsin4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用【例题例题】在均匀磁场中，有一根导线与磁力在均匀磁场中，有一根导线与磁力线垂
20、直，导线长线垂直，导线长0.10.1米，导线中通有电流米，导线中通有电流1 1安安培，磁场的磁感应强度是培，磁场的磁感应强度是2T,2T,导线受的磁场力导线受的磁场力是多少？是多少？【例题例题】在均匀磁场中，有一根导线与磁力在均匀磁场中，有一根导线与磁力线垂直，导线长线垂直，导线长1 1米，导线中通有电流米，导线中通有电流2 2安培，安培，若导线受力为若导线受力为4 4牛，求磁场的磁感应强度是多牛，求磁场的磁感应强度是多少？少？ 4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用【例题例题】匀强磁场中放置一导体的长度匀强磁场中放置一导体的长度L=0.8L=0.8米米, ,导导体电流体电流I=12
21、I=12安安, ,它与磁感应强度的方向成它与磁感应强度的方向成30300 0的角的角, , 导体所受的电磁力为导体所受的电磁力为2.42.4牛牛, ,试求试求: :磁感应强度磁感应强度B B及导及导体与磁感应强度体与磁感应强度B B的方向成的方向成60600 0的角导体的所受到的的角导体的所受到的电磁力。电磁力。4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用二、通电平行直导线间的作用 两条相距较近且相互平行的直导线，当通两条相距较近且相互平行的直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引（左以相同方向的电流时，它们相互吸引（左图）；当通以相反方向的电流时，它们相互图）；当通以相反方向的电流时
22、，它们相互排斥（右图）。排斥（右图）。 动画动画4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用 判断受力时，可以用右手螺旋法则判断判断受力时，可以用右手螺旋法则判断每个电流产生的磁场方向，再用左手定则判断另每个电流产生的磁场方向，再用左手定则判断另一个电流在这个磁场中所受电磁力的方向。一个电流在这个磁场中所受电磁力的方向。 发电厂或变电所的母线排就是这种互相平发电厂或变电所的母线排就是这种互相平行的载流直导体，为了使母线不致因短路时所产行的载流直导体，为了使母线不致因短路时所产生的巨大电磁力作用而受到破坏，所以每间隔一生的巨大电磁力作用而受到破坏，所以每间隔一定间距就安装一个绝缘支柱，以平衡
23、电磁力。定间距就安装一个绝缘支柱，以平衡电磁力。 4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用三、磁场对通电线圈的作用磁场对通电矩形线圈的作用是电动机磁场对通电矩形线圈的作用是电动机旋转的基本原理。旋转的基本原理。 在均匀磁场中放入一在均匀磁场中放入一个线圈，当给线圈通入电个线圈，当给线圈通入电流时，它就会在电磁力的流时，它就会在电磁力的作用下旋转起来。作用下旋转起来。电刷电刷换向器换向器 当线圈平面与磁感线平行时，线圈在当线圈平面与磁感线平行时，线圈在N极一侧的部极一侧的部分所受电磁力向下，在分所受电磁力向下，在S极一侧的部分所受电磁力极一侧的部分所受电磁力向上，线圈按顺时针方向转动，这
24、时线圈所产生向上，线圈按顺时针方向转动，这时线圈所产生的转矩最大。当线圈平面与磁感线垂直时，电磁的转矩最大。当线圈平面与磁感线垂直时，电磁转矩为零，但线圈仍靠惯性继续转动。通过换向转矩为零，但线圈仍靠惯性继续转动。通过换向器的作用，与电源负极相连的电刷器的作用，与电源负极相连的电刷A始终与转到始终与转到N极一侧的导线相连，电流方向恒为由极一侧的导线相连，电流方向恒为由A流出线圈；流出线圈；与电源正极相连的电刷与电源正极相连的电刷B始终与转到始终与转到S极一侧的导极一侧的导线相连，电流方向恒为由线相连，电流方向恒为由B流入线圈。因此，线圈流入线圈。因此，线圈始终能按顺时针方向连续旋转。始终能按顺
25、时针方向连续旋转。 原原 理理 4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用小结磁场磁场对电对电流的流的作用作用磁场对通电直导体的作用磁场对通电直导体的作用通电平行直导线间的作用通电平行直导线间的作用磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用作作 业业1. 1. 习题册习题册P44P44：一、：一、1 1、2 2、3 3；二、；二、1 1、2 2、3 3； P45 P45：四、：四、1 1；2. 2. 预习预习4.5 电磁感应电磁感应。4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用4.5 4.5 电磁感应电磁感应电流电流磁场磁场奥斯特实验奥斯
26、特实验4.5 4.5 电磁感应电磁感应他经过十年坚持不懈的他经过十年坚持不懈的努力，才发现了电磁感努力，才发现了电磁感应现象。这一现象的发应现象。这一现象的发现进一步揭示了电和磁现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代现象的发现具有划时代的意义。的意义。4.3 4.3 磁场对电流的作磁场对电流的作用用教学目标u 掌握磁场力公式掌握磁场力公式；u 会判断导体在磁场内的受力方向。会判断导体在磁场内的受力方向。 重点、难点u 用左手方向。用左手方向。4.5 4.5 电磁感应电磁感应
27、现象：现象：磁铁插入或拨出闭合线圈时，回路产生电流；磁铁插入或拨出闭合线圈时，回路产生电流；2线圈线圈4.5 4.5 电磁感应电磁感应现象：现象：导体切割磁感线运动时在回路中产生电流；导体切割磁感线运动时在回路中产生电流； 导体平行于磁感线运动，回路中不产生电流。导体平行于磁感线运动，回路中不产生电流。1导体导体.4.5 4.5 电磁感应电磁感应利用磁场产生电流的现象，称为利用磁场产生电流的现象，称为。 产生感应电流的电动势称为产生感应电流的电动势称为。在电磁感应现象中产生的电流称为在电磁感应现象中产生的电流称为。一、电磁感应现象1. 基本概念基本概念4.5 4.5 电磁感应电磁感应 02.
28、产生感应电动势的条件产生感应电动势的条件4.5 4.5 电磁感应电磁感应思考：思考： 只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势；有感应只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势；有感应电动势就一定有感应电流吗？电动势就一定有感应电流吗？4.5 4.5 电磁感应电磁感应说明：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，无论电说明：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，无论电路是否闭合，都会有感应电动势；而只有回路是闭合路是否闭合，都会有感应电动势；而只有回路是闭合的时候，回路中才会有感应电流。的时候，回路中才会有感应电流。4.5 4.5 电磁感应电磁感应思考二：思考二： 只要穿过线圈
29、平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势, ,那感应电那感应电动势的方向该如何判断呢？动势的方向该如何判断呢？4.5 4.5 电磁感应电磁感应二、楞次定律4.5 4.5 电磁感应电磁感应4.5 4.5 电磁感应电磁感应原磁通原磁通增加增加感应磁通感应磁通阻碍增加阻碍增加两磁通方向两磁通方向相反相反减少减少阻碍减少阻碍减少相同相同原磁通方向原磁通方向原磁通变化原磁通变化感应磁通的方向感应磁通的方向感应电流或感应电动势的方向感应电流或感应电动势的方向运用楞次定律判断感应电势或感应电流运用楞次定律判断感应电势或感应电流4.5 4.5 电磁感应电
30、磁感应应用楞次定律的关键应用楞次定律的关键: 二、二、 理解两个磁场的理解两个磁场的“阻碍阻碍”关系概括关系概括为：为： “增反减同增反减同”四个字 一一 、正确区分涉及的两个磁场：、正确区分涉及的两个磁场： 引起感应电流的磁场引起感应电流的磁场 感应电流产生的磁场感应电流产生的磁场4.5 4.5 电磁感应电磁感应课题二：课题二： 产生的感应电动势的大小该如何计算呢？产生的感应电动势的大小该如何计算呢？4.5 4.5 电磁感应电磁感应 线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。 te若有若有N N匝线圈，则匝线圈，则tNet磁通量磁通量
31、磁通量的变化量磁通量的变化量磁通量的变化率磁通量的变化率三、法拉第电磁感应定律4.5 4.5 电磁感应电磁感应例题例题1：有一单匝线圈，在有一单匝线圈，在0.5 s0.5 s时间内，线圈的磁通增加了时间内，线圈的磁通增加了20Wb20Wb，则线圈中产生的感应电动势的大小为多少？则线圈中产生的感应电动势的大小为多少？分析：分析：20Wbt0.5 s解：解：VVte405 . 0204.5 4.5 电磁感应电磁感应例题例题1：有一单匝线圈，在有一单匝线圈，在0.5 s0.5 s时间内，线圈的磁通增加了时间内，线圈的磁通增加了20Wb20Wb，则线圈中产生的感应电动势的大小为多少？则线圈中产生的感应
32、电动势的大小为多少？分析：分析：20Wbt0.5 s解：解：VVte405 . 0204.5 4.5 电磁感应电磁感应LBVBAdB解：解：（1 1）导体向左运动时，导）导体向左运动时，导电回路中磁通将增加，导电回路中磁通将增加，导体中感应电动势的方向是体中感应电动势的方向是B B 端为正，端为正，A A端为负。端为负。（2 2）设导体在）设导体在t t时间内时间内向左移距离为向左移距离为d d，则导电回，则导电回路中磁通的变化量为路中磁通的变化量为tBLvBLdSB所以感应电动势所以感应电动势BLvttBLvte 是法拉第电磁感应定律的特殊形式。是法拉第电磁感应定律的特殊形式。BLve 4.
33、5 4.5 电磁感应电磁感应 伸开右手，磁力线垂直穿过手心，拇指指伸开右手，磁力线垂直穿过手心，拇指指向导体运动方向，则四指所指的方向便是感应向导体运动方向，则四指所指的方向便是感应电动势或感应电流的方向。电动势或感应电流的方向。LBVBBA 1. 右手定则右手定则4.5 4.5 电磁感应电磁感应LBVBAdB 2. 是法拉第电磁感应定律的特殊形式。是法拉第电磁感应定律的特殊形式。BLve 4.5 4.5 电磁感应电磁感应四、电磁感应现象的应用 发电机就是应用导线切割磁感线产生感应电动发电机就是应用导线切割磁感线产生感应电动势的原理发电的，实际应用中，将导线做成线圈，势的原理发电的，实际应用中
34、，将导线做成线圈，使其在磁场中转动，从而得到连续的电流。使其在磁场中转动，从而得到连续的电流。动画：正弦交流电的产生动画：正弦交流电的产生小结小结串并联概念概念特点特点应用应用电池串并电池串并作作 业业1. 1. 习题册习题册P13P13：一、：一、3 3、4 4、5 5；二、；二、3 3； P17 P17：一、：一、3 3、4 4；二、；二、1 1、4 4；三、；三、2 2；2. 2. 预习预习2.3 混联电路混联电路。4.6 4.6 自感自感 电路电路1 1开关合上瞬间开关合上瞬间灯灯 A A立即正常发光，立即正常发光，灯灯B B逐渐变亮逐渐变亮。 电路电路2 2开关断开瞬间，开关断开瞬间
35、，灯猛然亮一下，然后熄灭。灯猛然亮一下，然后熄灭。4.6 4.6 自感自感演示实验演示实验1 当开关闭合瞬间，通当开关闭合瞬间，通过线圈的电流发生变化。过线圈的电流发生变化。根据电磁感应，变化的电根据电磁感应，变化的电流在线圈中产生一个感应流在线圈中产生一个感应电动势。电动势。解释：解释：4.6 4.6 自感自感LEKI演示实验演示实验2 当开关闭合瞬间，通当开关闭合瞬间，通过线圈的电流发生变化。过线圈的电流发生变化。根据电磁感应，变化的电根据电磁感应，变化的电流在线圈中产生一个感应流在线圈中产生一个感应电动势。电动势。解释：解释：4.6 4.6 自感自感一、自感现象由于流过线圈本身的电流发生
36、变化由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为而引起的电磁感应现象称为自感现自感现象象，简称，简称自感自感。 在自感现象中产生的感应电动势称为在自感现象中产生的感应电动势称为自自感电动势感电动势，用，用eL表示，自感电流用表示，自感电流用iL表示。表示。概念4.6 4.6 自感自感二、自感系数自感电流产生的磁通称为自感电流产生的磁通称为自感磁通自感磁通。一个线圈中通过单位电流所产生的自感磁一个线圈中通过单位电流所产生的自感磁通称为通称为自感系数自感系数（简称（简称电感电感），用），用L表示，即表示，即L的单位是亨利，用的单位是亨利，用H表示。常采用较小的表示。常采用较小的单位有毫亨
37、单位有毫亨(mH)和微亨（和微亨（H）。）。NLI4.6 4.6 自感自感 线圈的电感是由线圈本身的特性决定的线圈的电感是由线圈本身的特性决定的。线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越。线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，电感就越大。有铁心的线圈，其电感要比空大，电感就越大。有铁心的线圈，其电感要比空心线圈的电感大得多。心线圈的电感大得多。 有铁心的线圈，其电感也不是一个常数有铁心的线圈，其电感也不是一个常数，称为，称为非线性电感非线性电感。电感为常数的线圈称为。电感为常数的线圈称为线性线性电感电感。空心线圈当其结构一定时，可近似地看成。空心线圈当其结构一定时，可近似地看成线性电感。
38、线性电感。 了了 解解 4.6 4.6 自感自感三、自感电动势由由N =LI，有有代入代入 ，可得，可得LeNtLIeLtN = L I4.6 4.6 自感自感2、方向：当线圈中电流增大时、方向：当线圈中电流增大时 ，eL与电流反向；与电流反向； 当线圈中电流减小时，当线圈中电流减小时，eL与电流同向。与电流同向。1、大小：与线圈的电感量、大小：与线圈的电感量L和电流的变化率成正比。和电流的变化率成正比。 LIeLtI 减小减小ILILI 增大增大4.6 4.6 自感自感ILeLILeLI增大增大I增大增大4.6 4.6 自感自感ILeLILeLI减小减小I减小减小4.6 4.6 自感自感四、
39、 RL电路过渡过程电感线圈与电容器相似，都是电路中的储能元件。电感线圈与电容器相似，都是电路中的储能元件。 开关开关SASA刚刚闭合时，电流不可能一下子由刚刚闭合时，电流不可能一下子由零变到稳定值，而是逐渐地增大；而当切断零变到稳定值，而是逐渐地增大；而当切断电源时，电流也不是立即消失，而是逐渐减电源时，电流也不是立即消失，而是逐渐减小而消失。小而消失。4.6 4.6 自感自感 过渡过程的快慢与过渡过程的快慢与L L和和R R的数值有关，的数值有关，L L与与R R的比值称为的比值称为RLRL电路的时间常数，即：电路的时间常数，即： 越小，表明过渡过程越快。越小，表明过渡过程越快。 LR小结小
40、结自自感感自感现象自感现象自感系数自感系数自感电动势自感电动势RLRL电路过渡过程电路过渡过程4.6 4.6 自感自感电磁电磁感应感应现象现象自感现象自感现象电磁电磁感应感应现象现象自感现象自感现象按常见形式按常见形式互感现象互感现象4.74.7 互感互感现象现象 开关合上瞬间，开关合上瞬间，检流计指针偏转。检流计指针偏转。 分析：开关闭合瞬间，分析：开关闭合瞬间，线圈线圈1 1中发生了电流由中发生了电流由无到有的变化，因而在无到有的变化，因而在线圈线圈1 1中产生了变化的中产生了变化的磁场，其中一部分磁通磁场，其中一部分磁通穿过线圈穿过线圈2 2。线圈。线圈2 2由于由于有变化的磁场，便产生
41、有变化的磁场，便产生了感应电动势。了感应电动势。线圈线圈1 1线圈线圈2 2实验一实验一4.74.7 互感互感一、互感现象和互感电动势 由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象，简称互感。磁感应的现象称为互感现象，简称互感。1. 互感现象互感现象4.74.7 互感互感由互感现象激起的感应电动势。由互感现象激起的感应电动势。 Me用用 表示表示12MieMt互感系数互感系数简称互感简称互感（1 1）物理意义：反映两线圈产生互感电动势的）物理意义：反映两线圈产生互感电动势的 能力的物理量。能力的物理量。（2 2）单位：亨利
42、（）单位：亨利（H H）2.互感电动势互感电动势4.74.7 互感互感互感电动势方向判断：楞次定律互感电动势方向判断：楞次定律 4.74.7 互感互感互感电动势方向判断：楞次定律互感电动势方向判断：楞次定律 -+原磁通原磁通互感磁通互感磁通eM-+自感磁通自感磁通4.74.7 互感互感二、互感线圈的同名端把由于线圈绕向一致而产把由于线圈绕向一致而产生感应电动势的极性始终生感应电动势的极性始终保持一致的端子称为线圈保持一致的端子称为线圈的同名端，用的同名端，用“ ”或或“ * ”表示。表示。12344.74.7 互感互感L1L2L3123456-+-+-+ 同名端：把由于线圈绕向一致而产生感应电
43、动势的极性始同名端：把由于线圈绕向一致而产生感应电动势的极性始终保持一致的端子称为线圈的同名端。终保持一致的端子称为线圈的同名端。4.74.7 互感互感举例：如图线圈举例：如图线圈1中的电流由中的电流由1端流进并逐渐增大，判断端流进并逐渐增大，判断线圈线圈2中的互感电动势方向。中的互感电动势方向。解：线圈解：线圈1 中电流增大，产生与电流方向相反的自感电势，中电流增大，产生与电流方向相反的自感电势，（方向向上），即（方向向上），即1端为正，因为端为正，因为1和和4是同名端，故是同名端，故4也为正，也为正，感应电感应电 动势方向向下。动势方向向下。i1234应用：判断互感电动势的极性。应用：判断
44、互感电动势的极性。eM4.74.7 互感互感1234 如图线圈如图线圈1中的电流由中的电流由2端流进并逐渐增大，判断线端流进并逐渐增大，判断线圈圈2中的互感电动势方向。中的互感电动势方向。eMii-+-4.74.7 互感互感三、互感应用10kV330kV10kV380V4.74.7 互感互感发电机发电机升压升压变压器变压器长距离输长距离输电线路电线路一次升高一次升高变电所变电所二次升高二次升高变电所变电所工厂工厂低压低压变电所变电所一般用户一般用户4.74.7 互感互感（一）变压器的工作原理（一）变压器的工作原理4.74.7 互感互感原线圈原线圈电电流电压的输流电压的输入端线圈。入端线圈。副线
45、圈副线圈电电流电压的输流电压的输出端线圈。出端线圈。（一）变压器的工作原理（一）变压器的工作原理4.74.7 互感互感1122UNkUN电压与线圈匝数之间的关系电压与线圈匝数之间的关系设副线圈开路，原设副线圈开路，原线圈通过交变电流线圈通过交变电流时原线圈两端的交时原线圈两端的交变电压为变电压为U1；副线；副线圈两端的交变电压圈两端的交变电压为为U2，则：，则： 式中式中k称为变压比称为变压比变压器原线圈和副线圈两端的变压器原线圈和副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比电压之比等于它们的匝数之比 4.74.7 互感互感1122UNkUN 当副线圈匝数当副线圈匝数N2大于原线圈匝数大于原线圈匝数
46、N1时，则副线圈时，则副线圈输出的电压比原线圈高，这种变压器称为升压变压器。输出的电压比原线圈高，这种变压器称为升压变压器。反之，副线圈匝数反之，副线圈匝数N2小于原线圈匝数小于原线圈匝数N1时，则变压器时，则变压器就是降压变压器。降压变压器的副线圈两端电压比原就是降压变压器。降压变压器的副线圈两端电压比原线圈的低。副线圈匝数线圈的低。副线圈匝数N2等于原线圈匝数等于原线圈匝数N1时，则变时，则变压器就是隔离变压器。压器就是隔离变压器。电压与线圈匝数之间的关系电压与线圈匝数之间的关系4.74.7 互感互感电流与线圈匝数之间的关电流与线圈匝数之间的关系系1I2I12211ININk 变压器在工作
47、时原线圈和副线圈的电流与它们的变压器在工作时原线圈和副线圈的电流与它们的匝数成反比。匝数成反比。 设原线圈是的电设原线圈是的电流为流为I1；副线圈中的；副线圈中的电流为电流为I2。则：。则：4.74.7 互感互感1I2I12211ININk 可以采用升高电压的办法来减小电路里的电流强可以采用升高电压的办法来减小电路里的电流强度，从而达到减少电路里热损耗的目的。度，从而达到减少电路里热损耗的目的。 设原线圈是的电设原线圈是的电流为流为I I1 1；副线圈中的；副线圈中的电流为电流为I I2 2。则：。则：电流与线圈匝数之间的关系电流与线圈匝数之间的关系小结互互感感互感现象互感现象互感电动势互感电
48、动势互感线圈的同名端互感线圈的同名端4.7 4.7 互感互感互感应用互感应用作作 业业1. 1. 习题册习题册P13P13：一、：一、3 3、4 4、5 5；二、；二、3 3； P17 P17：一、：一、3 3、4 4；二、；二、1 1、4 4；三、；三、2 2；2. 2. 预习预习2.3 混联电路混联电路。补充内容补充内容4.84.8 磁路欧姆定律磁路欧姆定律一、磁路l 磁通所通过的路径称为磁路。磁通所通过的路径称为磁路。分类：无分支磁路分类：无分支磁路和和有分支磁路有分支磁路。 上上图图a a和和b b为无分支磁路，为无分支磁路，c c为有分支磁路。为有分支磁路。 磁路中除铁心外往往还有一
49、小段非铁磁材料，磁路中除铁心外往往还有一小段非铁磁材料，例如空气隙等。例如空气隙等。 由于磁感线是连续的，所以通过无分支磁路各由于磁感线是连续的，所以通过无分支磁路各处横截面的磁通是相等的。处横截面的磁通是相等的。4.84.8 磁路欧姆定律磁路欧姆定律4.84.8 磁路欧姆定律磁路欧姆定律l 与电路比较，磁路的漏磁现象要比电路的漏电与电路比较，磁路的漏磁现象要比电路的漏电现象严重得多。全部在磁路内部闭合的磁通称主现象严重得多。全部在磁路内部闭合的磁通称主磁通，部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通磁通，部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通称为漏磁通。称为漏磁通。在漏磁不严重的情况下可在漏磁不严重
50、的情况下可将其忽略，只考虑主磁通。将其忽略，只考虑主磁通。4.84.8 磁路欧姆定律磁路欧姆定律二、磁路欧姆定律通电线圈的匝数越多，电流越大，磁场越强，通电线圈的匝数越多，电流越大，磁场越强，磁通也就越多。我们把通过线圈的电流磁通也就越多。我们把通过线圈的电流I I和线圈和线圈匝数匝数N N的乘积称为磁动势，用的乘积称为磁动势，用F Fm m表示，即表示，即1. 磁动势磁动势Fm = NI单位：单位：A A4.84.8 磁路欧姆定律磁路欧姆定律mlRS2. 磁阻磁阻l 与电路比较，磁通通过磁路时所受到的阻碍作与电路比较，磁通通过磁路时所受到的阻碍作用称为磁阻，用符号用称为磁阻，用符号Rm表示。
