1、第五章 电磁与电磁感应一、小组回顾上一章：电容器一、小组回顾上一章：电容器1、电容器有什么作用？、电容器有什么作用？2、电容的单位是什么？、电容的单位是什么？3、电容器有哪几种？、电容器有哪几种？4、选用时要注意什么问题？、选用时要注意什么问题？5、电容连接有哪两种基本形式？如何计算、电容连接有哪两种基本形式？如何计算回顾提纲回顾提纲二、头脑风暴二、头脑风暴关于磁场我们都知道了什么？关于磁场我们都知道了什么？请以最快的速度用关键词（四字以下）描述一下课题引入：磁场知识的应用课题引入：磁场知识的应用 东汉王充在东汉王充在论衡论衡中写道：中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南司南之杓，投之于地，其
2、柢指南”电脑硬盘上的磁读写机构电脑硬盘上的磁读写机构永磁式电声喇叭示意图永磁式电声喇叭示意图电磁感应的应用小型电磁继电器（直流）小型电磁继电器（直流）电磁感应的应用电磁感应的应用交流接触器交流接触器电磁感应的应用电磁感应的应用添加天津港相片电磁感应的应用电动机电动机电铃电铃电磁感应的应用变压器变压器 主要依靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。使车体浮离轨道，主要依靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。使车体浮离轨道，就像一架超低空飞机贴近特殊的轨道运行。整个运行过程是在无接触、无磨擦的就像一架超低空飞机贴近特殊的轨道运行。整个运行过程是在无接触、无磨擦的状态下实现高速行驶。时
3、速可达状态下实现高速行驶。时速可达500公里以上。公里以上。电磁感应的应用 这是一款可以悬浮的灯。由上下两部分组成，灯罩是直接悬浮在上面的。它是利用了磁悬浮的原理使得灯罩和灯悬浮了起来。设计师Angela Jansen在荷兰设计周上刚刚展出了这款神奇的灯具，其中还包括其他的一些悬浮产品。磁悬浮灯磁悬浮灯双缸洗衣机用的电磁阀双缸洗衣机用的电磁阀电磁感应的应用用在很多自动化设备上的牵引电磁铁用在很多自动化设备上的牵引电磁铁电磁感应的应用无声的大炮无声的大炮电磁炮电磁炮美国海军展示被电磁炮打中的靶子v 汽车领域汽车领域 永磁起动电机传感器无刷直流电机p 计算机领域计算机领域 光驱 存储器 打印机p
4、消费类电子产品领域消费类电子产品领域 微型马达 扬声器 耳机 麦克风p 电器领域电器领域 便携式电动工具电机家用电器电机p 工业自动化领域工业自动化领域 磁耦合器 伺服电机p 工业产品领域工业产品领域 磁分离器 磁起重设备磁性材料器件及应用磁性材料器件及应用谁能说出这个电路是怎么样工作的？谁能说出这个电路是怎么样工作的？电磁应用案例电路电磁应用案例电路课题引入：磁场课题引入：磁场磁体及其性质：磁体及其性质：某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为性质称为磁性磁性。具有磁性的物体称为具有磁性的物体称为磁磁体体。磁体分。磁体分天然磁体天然磁体和和人造磁体人造磁体
5、两大类。两大类。常见的人造磁体有条形磁体，蹄形磁体常见的人造磁体有条形磁体，蹄形磁体和磁针等。和磁针等。天磁磁体天磁磁体软磁铁软磁铁磁铁磁铁磁钢磁钢人造磁铁人造磁铁磁体：具有磁性的物体磁体：具有磁性的物体把磁铁一分为二，它们的磁极给分割开吗？把磁铁一分为二，它们的磁极给分割开吗？磁极：北极（磁极：北极（N）与南极（）与南极（S）SNSN异名磁极异名磁极 同名磁极同名磁极磁场磁场 两个磁极互不接触，却存在相两个磁极互不接触，却存在相互作用的力，这是为什么呢？原来互作用的力，这是为什么呢？原来在磁体周围的空间中存在着一种特在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质殊的物质磁场磁场，磁场是一种物质？磁场
6、是一种物质？磁场这种物质看不见，摸不着，那如何描述呢？磁场这种物质看不见，摸不着，那如何描述呢？三、磁场的描述三、磁场的描述NSBNSNSF1.磁感线是空间分布的磁感线是空间分布的2.磁感线是假想的曲线，不真实存在磁感线是假想的曲线，不真实存在3.任意两条磁感线不相交任意两条磁感线不相交4.磁感线是磁感线是闭合曲线闭合曲线，外部从，外部从N极指向极指向S极内部从极内部从S指向指向N(与电场线不同）与电场线不同）磁感线的特点磁感线的特点四、电流的磁场四、电流的磁场把一个小磁针放在通电导线旁，小磁针会把一个小磁针放在通电导线旁，小磁针会转动；在铁钉上饶上漆包线，通上电流后，转动；在铁钉上饶上漆包线
7、，通上电流后，铁钉能吸住小铁钉。这些都说明，不仅磁铁钉能吸住小铁钉。这些都说明，不仅磁体能产生磁场，电流也能产生磁场，这种体能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为现象称为电流的磁效应电流的磁效应。试做一下试做一下通电直导线产生的磁场通电直导线产生的磁场判断方法：右手螺旋定则判断方法：右手螺旋定则电线电流方向跳出纸面电流方向磁场方向通电螺线管通电螺线管判断方法：右手螺旋定则判断方法：右手螺旋定则拇指：磁场方向NS电流手指：电流方向磁悬浮列车是如何产生动力的？磁悬浮列车是如何产生动力的？那它又是如何刹车的呢？马上改变列车的磁场方向？请画出制动原理图。磁悬浮的悬浮原理磁悬浮的悬浮原理磁悬浮列车磁
8、悬浮列车五、磁场的主要物理量五、磁场的主要物理量1、磁感应强度（磁感应强度（B B）：为了定量地描述磁场中各点磁场中磁场的强弱和方向，需要引入磁感应强度等物理量。磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用字母T表示 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和导线长度l的乘积Il的比值称为该处的磁感应强度，用B表示，即FBIl2 2、磁通（、磁通（=BS五、磁场的主要物理量五、磁场的主要物理量五、磁场的主要物理量五、磁场的主要物理量3 3、磁导率（、磁导率（）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。磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用表示，其单位为H/
9、m。由实验测得真空中的磁导率 0=410-7H/m，为一常数。根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：顺磁物质 相对磁导率稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。反磁物质 相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。铁磁物质 相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。4、磁场强度（、磁场强度（H）在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈的匝数、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长度及电流强度有关式中式中 B0 通电线圈的磁感应强度，通电线圈的磁感应强度，T；0真空的磁导率，真空的磁导率，H/m；N 线圈的匝数；线圈的
10、匝数；L 线圈的长度，线圈的长度，m；I 线圈中的电流，线圈中的电流，A。00NIBl五、磁场的主要物理量五、磁场的主要物理量BNIHlEdwin Hall（18551938）霍尔效应霍尔效应是霍尔是霍尔(Hall)24岁时在美国霍普金斯大学岁时在美国霍普金斯大学研究生期间，研究关于载研究生期间，研究关于载流导体在磁场中的受力性流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。质时发现的一种现象。霍尔效应霍尔效应例铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B时，则（）A.A、B一定互相吸引 B.A、B一定互相排斥C.A、B间有可能无磁场力作用D.A、B间可能互相吸引，也可能互相排斥D例
11、把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时两者互不吸引，则（）A.甲有磁性，乙无磁性B.甲无磁性，乙有磁性C.甲和乙都有磁性D.甲和乙都没有磁性A例 磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后，就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（）A、磁体的吸铁性B、磁极间相互作用的规律C、电荷作用间的相互作用规律D、磁场对电流的作用原理A例 实验表明，磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是（）A、硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁B、硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝C、磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越
12、多D、硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引D几种电流周围的磁场分布几种电流周围的磁场分布直线电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁通电螺线管的磁场场环形电流的磁场环形电流的磁场特特点点无磁极、非匀强，无磁极、非匀强，且距导线越远处且距导线越远处磁场磁场与条形磁铁的磁与条形磁铁的磁场相似，管内为场相似，管内为匀强磁场，管外匀强磁场，管外为非匀强磁场为非匀强磁场环形电流的两侧环形电流的两侧是是N极和极和S极，且极，且离圆环中心越远，离圆环中心越远，磁场磁场安安培培定定则则越弱越弱越弱越弱直线电流的磁直线电流的磁场场通电螺线管的通电螺线管的磁场磁场环形电流的环形电流的磁场磁场立体图立体图横截面图横截面
13、图纵截面图纵截面图磁体磁体磁体磁体磁场磁场FF磁体磁体电流电流磁场磁场电流和磁体都能在空间产生磁场电流和磁体都能在空间产生磁场磁场对电流和磁体都能产生力的作用磁场对电流和磁体都能产生力的作用FF磁铁与磁铁通过磁场发生相互作用磁铁与磁铁通过磁场发生相互作用磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场来实现的INSNSNSNSNSSNIF匀强磁场匀强磁场特点：磁场强弱方向处处相等特点：磁场强弱方向处处相等水平方向的匀强磁场垂直纸面向里的匀强磁场垂直纸面向外的匀强磁场BBB磁化与消磁磁化与消磁电饭锅跳闸的原理电饭锅跳闸的原理电饭锅的中间有个磁钢，磁钢中的永磁铁有这个特新在高温的条件下会
14、失去电饭锅的中间有个磁钢，磁钢中的永磁铁有这个特新在高温的条件下会失去磁性。失去磁性的磁铁，在重力磁性。失去磁性的磁铁，在重力 的作用下就会掉下来断开开关，也就是跳闸的作用下就会掉下来断开开关，也就是跳闸了。而这个高温也就饭熟了的温度了。而这个高温也就饭熟了的温度 电磁炉原理电磁炉原理涡流加热原理电磁炉存在辐射，但电磁炉的辐射绝对对人体无害，电磁炉的辐射量是手机的1/60，和40瓦的日光灯差不多，根本无害；再说医院里不用电磁理疗治病救人呢，所以说有磁力线辐射并不就都是对人体有害。您手机都敢用，还担心电磁炉？内转子直驱式风力发电机组的结构示意图内转子直驱式风力发电机组的结构示意图 发电机结构图4
15、-7 互感 一、互感现象和互感电动势 我们把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。由互感产生的感应电动势称为互感电动势互感电动势，用eM表示。互感电动势的计算公式为1M2IeMt二、互感线圈的同名端 我们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，用“”或“*”表示。图中1、4、5就是一组同名端。SA闭合瞬间，A线圈有电流i从1端流进，根据楞次定律，在A线圈两端产生自感电动势，极性为左正右负。利用同名端可确定B线圈的4端和C线圈的5端皆为互感电动势的正端。汽车点火系统汽车点火系统汽车点火系统汽车点火系统汽车点火系统汽车
16、点火系统4-8 磁路欧姆定律 一、磁路 磁通所通过的路径称为磁路磁路。磁路可分为无分支磁路无分支磁路和有分支磁路有分支磁路。如上图a和b为无分支磁路，c为有分支磁路。磁路中除铁心外往往还有一小段非铁磁材料，例如空气隙等等。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。在漏磁不严重的情况 下可将其忽略，只考虑主磁通。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。二、磁路欧姆定律 1磁动势 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I和线圈匝数N的乘积称为磁动
17、势，用Fm表示，即 Fm=NI 磁动势的单位是A。2磁阻 磁通通过磁路时所受到的阻碍作用称为磁阻磁阻，用符号Rm表示。其公式为 式中、l、S的单位分别为H/m、m、m2，磁阻Rm的单位为H1。mlRS 3磁路欧姆定律通过磁路的磁通与磁动势成正比，而与磁阻成反比，即 上式与电路的欧姆定律相似，故称磁路欧姆定律磁路欧姆定律。由于铁磁材料磁导率的非线性，磁阻Rm不是常数，所以磁路欧姆定律只能对磁路作定性分析。mmFR三、磁路与电路的比较磁 路电 路磁动势Fm=NI电动势E磁通电流I 磁阻 电阻磁导率电阻率 磁路欧姆定律 电路欧姆定律四、电磁铁 将螺线管紧密地套在一个铁心上，就构成了一个电磁铁。实际应用的电磁铁一般由励磁线圈、铁心、衔铁励磁线圈、铁心、衔铁三个主要部分组成。直流电磁铁和交流电磁铁的主要区别直流电磁铁交流电磁铁空气隙对励磁电流的影响励磁电流恒定不变，与空气隙无关励磁电流随空气隙的增大而增大磁滞损耗和涡流损耗无有吸力恒定不变脉动变化铁心结构由整块铸钢或工程纯铁制成由多层彼此绝缘的硅钢片叠成
