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1、项目四,1.掌握磁场的基本知识，理解磁场相关物理量的概念及表示方法。 2.了解磁化现象和磁滞回线的形成，熟悉铁磁材料的分类及应用。 3.理解电磁感应现象，会灵活运用法拉第电磁感应定律对感应电动势的大小进行计算。 4.了解自感现象及影响电感大小的因素；理解互感现象，掌握线圈采用不同连接形式时电感大小的相关计算。 5.了解磁路的概念及相关物理量，掌握磁路欧姆定律与磁路基尔霍夫定律。 6.掌握变压器的基本结构、分类与工作原理，能进行简单的计算。 1.会用安培定则判断电流的磁场方向。 2.会用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向。 3.会判断互感线圈的同名端的方法。 4.会制作并测试小型变压器。 任
2、务1 认 识 磁 场 任务2 认识铁磁材料,任务3 学习电磁感应定律 任务4 学习自感与互感,XX.TIF,任务1 认 识 磁 场,1.取一块玻璃板，在板上撒一些铁屑，将一根条形磁铁放置在玻璃板背面靠近铁屑的中间位置，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的变化，多数铁屑靠近磁铁，且有规律地排列，如图4-1所示。 2.如图4-2所示，用磁铁的N极去靠近小磁针的N极，观察小磁针是否会发生偏转，如何转动？如果用磁铁的N极去靠近磁针的S极，又会有何现象？ 3.如图4-3所示，在直导体正下方放一枚小磁针，给直导体通入直流电，观察小磁针如何偏转，如果给导体中通入相反方向的直流电，小磁针又如何偏转呢？ 一、磁的基本知识
3、 二、电流的磁场 三、磁场的基本物理量 一、填空题,任务1 认 识 磁 场,二、选择题 三、综合题,任务1 认 识 磁 场,ZYZ.TIF,1.取一块玻璃板，在板上撒一些铁屑，将一根条形磁铁放置在玻璃板背面靠近铁屑的中间位置，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的变化，多数铁屑靠近磁铁，且有规律地排列，如图4-1所示。,图4-1 条形磁铁的磁场,2.如图4-2所示，用磁铁的N极去靠近小磁针的N极，观察小磁针是否会发生偏转，如何转动？如果用磁铁的N极去靠近磁针的S极，又会有何现象？,3.如图4-3所示，在直导体正下方放一枚小磁针，给直导体通入直流电，观察小磁针如何偏转，如果给导体中通入相反方向的直流电，小磁
4、针又如何偏转呢？,图4-2 磁极间相互作用,3.如图4-3所示，在直导体正下方放一枚小磁针，给直导体通入直流电，观察小磁针如何偏转，如果给导体中通入相反方向的直流电，小磁针又如何偏转呢？,图4-3 电流的磁场,3.如图4-3所示，在直导体正下方放一枚小磁针，给直导体通入直流电，观察小磁针如何偏转，如果给导体中通入相反方向的直流电，小磁针又如何偏转呢？,ZS.TIF,一、磁的基本知识,1.磁体与磁极 2.磁场的方向,图4-4 磁力线的方向,一、磁的基本知识,图4-5 任一点磁场方向,二、电流的磁场,1.通电直导体的磁场 2.通电螺线管的磁场,图4-6 安培定则(通电直导体),二、电流的磁场,图4
5、-7 安培定则(通电螺线管),二、电流的磁场,XYX.TIF,三、磁场的基本物理量,1.磁感应强度,三、磁场的基本物理量,图4-8 均匀磁场,2.磁通,三、磁场的基本物理量,例4-1 在图4-9所示的均匀磁场中，已知磁感应强度B=0.8T，S为垂直于磁场方向的一个矩形截面，其边长a=8cm,b=10cm,求通过该截面积的磁通？若平面与,三、磁场的基本物理量,图 4-9,解：根据=BS可知，,三、磁场的基本物理量,3.磁导率,1)顺磁性物质：如空气、铝、锡等，它们的磁导率比0稍大点，r1.000005。 2)反磁性物质：如氢、铜、金等，它们的磁导率比0稍小点，r0.999995。 3)铁磁性物质
6、：如铁、钴、镍等，它们的磁导率远大于0，相对磁导率r为几百甚至几万，且不是一个常数。,三、磁场的基本物理量,表4-1 几种常用铁磁性物质的相对磁导率,三、磁场的基本物理量,4.磁场强度,图4-10 通电圆环线圈,三、磁场的基本物理量,三、磁场的基本物理量,TZ.TIF,三、磁场的基本物理量,图4-11 磁悬浮列车的工作原理 a)磁悬浮列车 b)悬浮原理 c)推进原理,CP.TIF,一、填空题,1.具有磁性的物体称为 ；两端磁性最强的部分被称为 。 2.磁极间相互作用力的规律是 。 3.磁力线上每一点的 方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针静止时 极的指向。 4.电流产生的磁场方向可以
7、用 定则判断。 5.磁感应强度是描述 的物理量。 6.已知一根长50cm沿垂直磁场方向放置的导体，通以200A电流时在磁场中受力为0.02N，则磁感应强度为 。 7.磁场强度用符号 表示，其大小为 ，其方向与该点 方向一致。,二、选择题,1.关于磁场的基本性质，下列说法错误的是( )。 2.磁极周围存在着一种特殊物质，这种物质具有力和能的特性，该物质叫( )。 3.如果一直线电流的方向为由北向南，在它的上方放一个可以自由转动的小磁针，则小磁针的N极偏向( )。,图4-12 判断磁场方向,二、选择题,图4-13 判断电源方向,三、综合题,1.画出图4-12中电流所产生的磁场方向。 2.已知线圈通
8、电后小磁针的状态如图4-13所示，试分析电源的极性。,任务2 认识铁磁材料,1.用大铁钉靠近小铁钉，观察两者有、无吸引现象。 2.用铁棒接触磁铁一段时间后，靠近铁屑，观察有什么现象发生，如果用铜棒代替铁棒，会有上述现象吗？想一想是什么原因。 一、磁化 二、铁磁材料的磁化 三、铁磁材料的分类 一、填空题 二、选择题,任务2 认识铁磁材料,ZYZ.TIF,1.用大铁钉靠近小铁钉，观察两者有、无吸引现象。,图4-14 大铁钉吸引小铁钉,2.用铁棒接触磁铁一段时间后，靠近铁屑，观察有什么现象发生，如果用铜棒代替铁棒，会有上述现象吗？想一想是什么原因。,ZS.TIF,一、磁化,图4-15 铁磁物质的磁化
9、,二、铁磁材料的磁化,1.磁化过程,图4-16 磁化过程,1)O1段：当I增大时，H也增大，而B增加缓慢。,二、铁磁材料的磁化,2)12段：随着H的增大，B几乎直线上升，这是因为在外磁场作用下，大部分磁畴迅速转动趋向于H方向，B增加很快，曲线很陡，称为线性段。 3)23段：B继续随H增大而继续增大，但B的上升缓慢了。 4)3点以后：到达3点以后，磁畴方向几乎全部与外磁场方向相同，再增大H值，B几乎不再增加，曲线变得平坦，称为饱和段，此时的磁感应强度称为饱和磁感应强度。 2.磁滞回线 1)电流I由零增加到最大值，H增大，B随H变化曲线为Oa段，在a点B达到饱和值。,二、铁磁材料的磁化,图4-17
10、 磁滞回线,2)当电流由最大值减小到零，H减小，B随H变化曲线为ab段。,二、铁磁材料的磁化,3)当电流I反向增加时，H反向增大，反向磁场增强，B减小；当反向磁场增大到一定值时，B=0，剩磁完全消失，如图4-17中bc段，bc段曲线称为退磁曲线，这时为克服剩磁所加的磁场强度，称为矫顽力，用Hc表示。 4)当反向电流I继续增大时，反向磁场继续增强，B从0开始沿曲线cd变化，并达到反向饱和点d。 5)当反向电流由最大值减小到0时，B-H曲线沿de段变化，在e点H=0，B=-Br。 3.磁滞损耗,三、铁磁材料的分类,表4-2 铁磁材料的分类,三、铁磁材料的分类,XYX.TIF,三、铁磁材料的分类,C
11、P.TIF,一、填空题,1.使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为 。 2.铁磁物质的磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线，称为 曲线。 3.从整个磁化过程看，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为 现象。 4.铁磁物质反复磁化的过程中，导致铁心发热，消耗能量，这种现象称为 。 5.磁滞损耗与磁滞回线的面积成 比，铁磁物质的剩磁和矫顽力越大，其磁滞损耗越 。 6.铁磁性物质是由许多叫做 的天然磁化区域所组成的。 7.根据剩磁的大小把铁磁性材料分成三大类： 、 和 。,二、选择题,1.以下铁磁材料中，适合做变压器铁心的是( )。 2.空心的线管插入铁心后，其磁感应强度( )。 3.剩磁和矫顽力都
12、很大，不易磁化、也不易去磁的材料属于( )。,任务3 学习电磁感应定律,1.如图4-18所示，将导体AB在磁场中分别沿着前后、左右、上下三个方向移动，观察检流计指针的变化情况，并记录；改变导体运动的速度或者磁场的方向，再进行上述操作，会有什么变化？ 2.如图4-19a所示，将一条形磁铁插入空心线圈，观察此过程中检流计指针的变化情况。 一、直导体中的感应电动势和感应电流 二、电磁感应定律 三、涡流与趋肤效应 一、填空题 二、选择题 三、判断题 四、综合题,任务3 学习电磁感应定律,ZYZ.TIF,1.如图4-18所示，将导体AB在磁场中分别沿着前后、左右、上下三个方向移动，观察检流计指针的变化情
13、况，并记录；改变导体运动的速度或者磁场的方向，再进行上述操作，会有什么变化？,2.如图4-19a所示，将一条形磁铁插入空心线圈，观察此过程中检流计指针的变化情况。,图4-18 电磁感应(一),2.如图4-19a所示，将一条形磁铁插入空心线圈，观察此过程中检流计指针的变化情况。,图4-19 电磁感应(二),2.如图4-19a所示，将一条形磁铁插入空心线圈，观察此过程中检流计指针的变化情况。,ZS.TIF,2.如图4-19a所示，将一条形磁铁插入空心线圈，观察此过程中检流计指针的变化情况。,图4-20 右手定则,一、直导体中的感应电动势和感应电流,1.方向判定 2.大小计算,例4-2 如图4-21
14、所示，设均匀磁场的磁感应强度为0.2T，ab在磁场中切割磁力线的直导体长度为50cm，向右以5m/s的速度匀速运动到ab，整个线框的电阻为3，导体ab的电阻为2，求：(1)感应电动势的大小；(2)感应电流的方向和大小。,一、直导体中的感应电动势和感应电流,图4-21 例4-2图,解：由于直导体ab垂直切割磁力线运动，可知： 1)直导体中的感应电动势为,一、直导体中的感应电动势和感应电流,2)直导体中的感应电流为,二、电磁感应定律,1.楞次定律 1)明确原磁场的方向及其变化趋势。 2)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向：若穿过闭合电路的磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；若穿过闭合
15、电路的磁通量减少，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 3)根据感应电流的磁场方向，应用安培定则(右手螺旋定则)判断线圈中感应电动势和感应电流的方向。 2.法拉第电磁感应定律,二、电磁感应定律,1.直导体切割磁力线产生感应电动势是线圈不到一匝的特殊情况，楞次定律、法拉第电磁感应定律同样适用。 2.如果把直导体或线圈看成是一个电源，则感应电流流出(直导体或线圈)端为电源的正极。 例4-3 如图4-22所示，应用楞次定律判断条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中产生感应电动势和感应电流的方向。,二、电磁感应定律,图4-22 例4-3图,解：1)在图4-22a中，原磁通方向向上，当磁铁插入线圈时，磁通是
16、增加的趋势。,二、电磁感应定律,2)根据楞次定律，感应磁通方向(虚线)与原磁通方向相反，即向下。 3)根据感应磁通方向，应用安培定则判断感应电流和感应电动势方向，如图4-22a所示。 3.电磁感应定律,(1)明确原磁场的方向，根据安培定则确定感应电动势的正方向。 (2)当原磁通增加时，感应电动势的实际方向与正方向相反；反之，感应电动势的实际方向与正方向相同。,二、电磁感应定律,图4-23 线圈切割磁力线,例4-4 如图4-23所示，在一个磁感应强度B=0.02T的均匀磁场中，放一个匝数为200匝，面积S=0.01m2的线圈，在1s内，把线圈平面从平行于磁力线的方向转过90，变成与磁力线垂直方向，求感应电动势的平均值。,二、电磁感应定律,解：在线圈转动过程中，穿过线圈的磁通变化率是不均匀的，所以不同时刻，感应电动势的大小也不相同，应根据穿过线圈的磁通平均变化率求感应电动势的平均值。,三、涡流与趋肤效应,1.涡流,图4-24 电磁炉线圈盘的内部结构,三、涡流与趋肤效应,2.趋肤效应,TZ
