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1、第五章：磁场与磁路电流的磁效应1 课时重点：该节重点是磁场的基本概念；磁场的特性难点：磁感线及几种磁场源磁感线分布情况知识点综述：一、磁场：1、磁性：能吸引铁磁物质的性质2、磁体：具有磁性的物体3、磁极：磁体上磁性最强的部位；1)、任何磁体都有两个不可分割的两个磁极，S 极和 N 极；2)、磁极的性质：同性相斥，异性相吸4、磁场：1)概念：在磁场或磁体周围存在一种特殊物质，它能够传递力和能的性质2)特性：还是由原子和分子所组成，它和所有的物质一样，具有力和能的两大特性。二、磁场的方向和磁感线1、方向：小磁针北极的受力方向就是该点磁场的方向；2、磁现象的电本质：1)、磁场都是由电流所产生的；2)
2、、安倍分子 电流假设：在物质微粒内部，存在一种环形电流，即分子 电流；分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。3、磁感线：1)在磁 场中，画一系列有方向的曲线方向， 这些曲线 上，每一点的磁 场方向，就是该点的切线，并非客观存在。2)特点：是闭合曲线 ；外部 NS，内部 NS方向(略)其疏密表示磁场的强弱永不相交三、电流的磁效应： 1、概念：电流所产生的磁场称2、方向的判定：安培定则(右手螺旋法则)2、电流的磁场1)直流电流的磁场：(略) 2)环形 电流的磁场：(略) 3)通电螺线管的磁场：(略) 磁场的主要物理量2 课时重点：该节重点是磁场主要物理量概念和单位难点：用
3、 B、H 的定义进行计算知识点综述：一、磁感应强度(B) 1、定义：在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场的作用 F 跟电流 I 与长度 l的乘积的比值，叫通电导线所处的磁感应强度。2、定义式： B= IlF3、单位： 特斯拉，(T) 1T=1N/Am 4、物理意义：是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，其方向就是磁场的方向。5、注意：“B ”的定义中“通电导线”必须垂直磁场放置，对某一确定点，导体取向不同，所受的磁场力也不相同；B 的大小与 F、及 Il 的乘积无关，由磁 场本身所决定B 的大小和方向可由磁感线直观描述：磁感线的密磁感线的方向B 的大小可用专门的仪器来测量，如高斯计；1
4、T=104GS6、匀强磁场：大小和方向处处相同的磁场称其特点是：1)各点 B 的大小相等，方向相同；2)磁感线是平行的等间距、同方向的直线。二、磁通量(磁通) ：1、定义：2、定义式：=BSsin 式中： 角是磁感应强度 B 与平面 S 的夹角。3、讨论 角的几种情形单位：韦伯，：“Wb ”1Wb=1Tm2=108Mx(麦克斯)4、物理意义：表示穿过磁场中某个面的磁感线的条数，也是单位面积上的磁通量。又称磁通密度1T=1Wb/m2三、磁导率 ：1、定义：表示物质导磁能力强弱的物理量。1)单位 ：H/m(亨利/ 米2)物质不同， 也不相同；空气等非导磁物质的 是一个常数，而铁磁物质的 值不是一个
5、常数；2、 对 B 值影响很大真空的 0=410 -7H/m3、相对磁导率 r：1)某物质的磁导率 与真空的磁导率 0 的比值叫该物质的相对磁导率，用 r 表示2)定义式： r= 03)根据 r 的不同，可将物质分为：反磁物质： r1，如空气、O、Sn、Al、Pb铁磁物质： r1，如 Fe、Co、Ni 及某些合金反磁物质和顺磁物质统称为非铁磁物质。4)几种常见物质的相对磁导率(见 P66 表)Co： r=174 未退火的铸铁：240Ni： r=1120 钦钢 r=21804、磁场强度 H：1)定义：磁场中某点的磁感应强度 B 与物质的 的比值叫做该点的磁场强度H；2)定义式： H= =0r则
6、B=H 或 B= 0 rH3)单位： H 的单位是：安/米(A/m)，是一个矢量4)各点磁场强度的大小只与电流的大小和导体的形状有关，与媒介质的性质无关由磁源所决定5、几种常见电流的磁场强度：1)长直导线的磁场强度 H= r 2I2)通电螺线管的磁场强度H= lIN3)运动电荷的磁场强度 H= sinr 2q 是 与 的夹角，方向垂直于 、 所决定的平面。r磁场对电流的作用力3 课时重点：该节重点是磁场对电流的作用力：F=BILsin难点：用左手定则来判断 F 的方向知识点综述：一、磁场对电流的作用：1、磁场的定义：磁场对电流的作用力称(或称电磁力)2、大小(公式) ：F=BIlsin：为 B
7、 与 I 的夹角几种特殊的情形：1)=0，导线与 B 平行，F=BIl=0 最小2)=90 0，导线与 B 垂直F=BIl 最大3、单位：采用国际单位。4、方向：1)判断方法：左手定则：伸开左手，大姆指与其余四指垂直，并且跟手掌在一个平面内，让磁感线穿过掌心，并使四指指向电流的方向，这时，大姆指所指的方向，就是通电导线在磁场中所受的力的方向。2)特点：FF，FI ，且 F 垂直于 B 与 I 所决定的平面只要有 F 存在， F 一定垂直于 B 与 I 所决定的平面， F 与 B 永远不可能在一条直线上。二、其它几种通电电流所受磁场作用1、两平行通电直导线相互作用：1)其方向仍由左手定则来判断：
8、2)同相电流相互吸引，反向电流相互排斥2、通电线圈在匀强磁场中的磁力矩：1)大小：M=NBIScos2)说明：M：转矩，单位，F NIBFabcdOS：线圈的面积，单位 m2：线圈平面与磁场方向的夹角N 线圈的总匝数 =0 时，线圈与磁场平行，M=NBIS 最大 =90 0 时，线圈与磁场垂直，M=NBIS=0 最小一般情况下：M=NBI Scos三、电磁式电流表的工作原理：1、结构(P 68 略) 2、原理(P 68 略铁磁物质的磁化4 课时重点：该节重点是磁化及其磁化曲线难点：磁滞回线及其特点知识点综述：一、铁磁物质的磁化：1、定义：不具磁性的物质在外磁场的作用下而具有了磁性的现象叫磁化。
9、2、内因：1)磁畴：分子电流使物质内的每个原子都成为一个微小的磁体，约由 1016 个原子因磁性一致而构成的小区域叫磁畴。每一个磁畴相当一个小磁铁2)内因：铁磁物质在无外磁场作用下，磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，对外不显磁性；但在外磁场的作用下，磁畴就会沿着磁场的方向做取向排列，形成附加磁场，从而使磁场显著加强而显磁性。3、永久磁铁磁场的形成：有些铁磁性物质在去掉外磁场后，磁畴的一部分或大部分仍保持取向一致，对外仍显磁性就成了永久磁铁。3、铁磁物质的磁化应用：广泛应用于电子和电气设备中。如电动机、变压器及收音机的天线绕在铁氧体的磁棒上等。4、退磁： 使磁体内整齐的磁畴混乱排列，从而失去磁性的
10、过程。二、磁化曲线：1、磁化曲线：铁磁物质的 B 随 H 而变化的关系曲线称为磁化曲线，又称B-H 曲线。2、来源：磁化曲线的实验电路(P 70)3、实验过程：1)I 从 0 开始逐渐增大直到 Im，H：0H m，使得 B：0B m 2) I 从 Im 逐渐减小直到 0，H： Hm0，使得 B： BmB r(剩磁)3) I 从 0 开始反向逐渐增大直到-I m，H：0-H m，使得 B：B r 0-B m，4) I 从-I m 逐渐减小直到 0，H： Hm0，使得 B： Bm-B r(剩磁)5) )I 从 0 开始逐渐增大直到 Im，H：0H m，使得 B：-B r 0B m一)、初始磁化曲线
11、：1、在 1)和 2)步骤中所产生的磁化曲线2、分析：分为四段：起始段(0-1 段)：B 上升缓慢，磁畴的惯性； 直线段(1-2 段)：磁畴在外磁场的作用下，大部分趋向 H 方向，B 增加很快； 膝部段(2-3 段)：B 上升很慢，只有少数继续转向；再增大 H，几乎磁畴和可以转向了。3、B 0 称饱和磁感应强度：1)不同的铁磁物质 B0 不相同；2)每一种材料，饱和值却是一定的；3)对于电机和变压器的铁芯，通常工作在膝部段；二)、磁滞回线：1、在上图中铁磁物质在交变的磁场中，反复磁化的 B-H 关系曲线2、分析： 1)起始磁化曲线(0-a 段) ：I 从 0 开始逐渐增大直到 Im，H：0H
12、m，使得 B：0B m2)剩磁 Br(a-b 段) ：I 从 Im 逐渐减小直到 0，H： Hm0，使得 B： BmB r(剩磁：永久磁铁就是利用剩磁很大的铁磁物质制成的)3)消磁及反向磁化(b-d 段) ：I 从 0 开始反向逐渐增大直到-I m，H：0-H m，使得 B：B r 0-B m，b-c 段称退磁曲线 ，H c 是矫顽力(反映了铁磁物质保持剩磁能力的大小)4)反向退磁及反向剩磁(d-e 段)：I 从-I m 逐渐减小直到 0，H： Hm0，使得 B： Bm-B r(剩磁)5)再次正向磁化(e-a 段)：重复 1)过程3、磁滞回线：1)从整个过程看，B 的变化总是落后于 H 的变化
13、，这种现象称为磁滞现象；通过反复循环，得到的封闭曲线，叫磁滞回线。2)Im 的值不同，也就是 Hm 不同，大小不一的磁滞回线顶点也不一样，连接各条对称的回线顶点，所形成的曲线称为基本磁化曲线。3)铁磁物质在交变的磁场作用下，会产生磁滞损耗；回线包围的面积越大，矫0 BH123a00 HaBmm-rccrbdef顽力越大，损耗也就越大。4) 磁滞回线的形状，经常被用来判断铁磁物质的性质和作为选择材料的依据。磁路的基本概念5 课时重点：该节重点是理解磁动势和磁阻有关概念难点：应用磁路的基本定律分析磁路问题知识点综述：一、磁路：1、定义：磁通所经过的闭合路径；2、磁路的构成及磁路中的磁通：1）构成：
14、由铁芯、衔铁、工作气隙三部分组成；2）磁路中的磁通：主磁通：磁路中的磁感线大部分沿铁芯、衔铁、工作气隙成为回路这部分磁通称为主磁通。漏磁通：有一小部分经空气自成回路的磁通称漏磁通。3、磁路的类型：1）无分支磁路：“口”字形；2）有分支磁路：“日”字形；二、磁路欧姆定律：1）磁动势 Em：定义：指通过线圈的电流和线圈匝数的乘积。定义式： Em =IN说明：电流是产生磁场的原因；E m 的单位是“安匝 ”（AT）简称“安” （A ） ；2）磁阻 Rm：定义：磁通通过磁路时所受的阻碍作用。磁阻的大小：与磁路的长度 l 成正比，与磁咱的横截面积 S 成反比，并与组成磁路材料的性质有关。公式： Rm= Sl单位：每亨（1/H）4、磁路的欧姆定律：1）定律：通过磁咱的磁通，与磁通势成正比，而与磁阻成反比；公式： =mR E2）磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律比较（P 73）主要电路有开路、通路，即使在开路情况下 E 依然存在；而磁路没有开路说法，电流断开，E m =IN 不再存在；三、全电流定律：1）定律：磁路中的磁场强度 H 与磁咱的平均长度 l 的乘积，在数值上等于激发磁场的磁动势 Em公式： Hl=IN，或 H= lIN2）磁位差：磁场强度 H 与磁咱的平均长度 l 的乘积称为磁位差，又称磁压，用Um 表示；Um= Hl 单位：安
