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1、 电和磁是相互联系不可分割的两个基本现象电和磁是相互联系不可分割的两个基本现象,几乎所有电几乎所有电气设备的工作原理都与电和磁紧密相关。本章主要讨论基本磁气设备的工作原理都与电和磁紧密相关。本章主要讨论基本磁现象及其规律；磁场和磁场的基本概念及基本定律；铁磁材料现象及其规律；磁场和磁场的基本概念及基本定律；铁磁材料的磁性能及其分类等。的磁性能及其分类等。 本章学习目标：本章学习目标： 1）理解磁场的基本物理量及磁场与电流的关系，掌握安培）理解磁场的基本物理量及磁场与电流的关系，掌握安培定则和左手定则。定则和左手定则。 2）了解铁磁材料的磁化和分类。）了解铁磁材料的磁化和分类。 3）掌握电磁感应
2、的基本定律）掌握电磁感应的基本定律 理解什么是电磁感应现象。理解什么是电磁感应现象。 掌握产生感应电流的条件掌握产生感应电流的条件 。 在能力培养方面，通过观察演示实验，归纳、概括出利用磁在能力培养方面，通过观察演示实验，归纳、概括出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察、概括能力。场产生电流的条件，培养学生的观察、概括能力。 4）掌握自感、互感的基本知识。）掌握自感、互感的基本知识。 5）了解涡流现象、和）了解涡流现象、和RL电路暂态的一般知识。电路暂态的一般知识。学 习 目 标一、磁的基本概念一、磁的基本概念二、电流的磁场二、电流的磁场三、磁现象的电本质三、磁现象的电本质节目录节目录第一节
3、 电流的磁场条形、马蹄形、针形条形、马蹄形、针形 磁性：能吸引铁、镍、钴等物质或它们的合金的性磁性：能吸引铁、镍、钴等物质或它们的合金的性质。质。1.具有磁性的物体叫磁体。具有磁性的物体叫磁体。人造磁体：人造磁体：天然磁体：吸铁天然磁体：吸铁石石一、磁的基本概念一、磁的基本概念任何磁体都有两个磁极。任何磁体都有两个磁极。 2.磁体两端磁性最强的区域叫磁体两端磁性最强的区域叫磁极磁极。同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。磁极间的相互作用力叫磁极间的相互作用力叫磁力磁力。S S S SN N N N一、磁的基本概念一、磁的基本概念地球是一个很大的磁体，我们叫地磁
4、。地球是一个很大的磁体，我们叫地磁。 地磁的南极接近地球的北极，地磁的北极则接近地球的南极。地磁的南极接近地球的北极，地磁的北极则接近地球的南极。北北南南S SN N一、磁的基本概念一、磁的基本概念磁体周围存在磁力作用的空间，称为磁体周围存在磁力作用的空间，称为磁场磁场。 在磁场中某一点放一个能自由转动的小磁针，静止时在磁场中某一点放一个能自由转动的小磁针，静止时N N极所指的方向，规定为该点的磁场方向。极所指的方向，规定为该点的磁场方向。磁力线能够形象的描述磁场的大小和方向。磁力线能够形象的描述磁场的大小和方向。一、磁的基本概念一、磁的基本概念磁力线的特点磁力线的特点 1.1.磁力线是假想的
5、互不相交的闭合曲线。在磁铁外部，磁力线是假想的互不相交的闭合曲线。在磁铁外部，磁力线从磁力线从N N极到极到S S极；在磁铁内部，磁力线从极；在磁铁内部，磁力线从S S极到极到N N极。极。 2.2.磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向（即放入磁场中该点的小磁针的（即放入磁场中该点的小磁针的N N极的指向）极的指向） 。磁力线分布均匀而又相互平行的区域称为匀强磁场。磁力线分布均匀而又相互平行的区域称为匀强磁场。 3.3.磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁力线越密磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁力线越密表示磁场越强；越疏表示磁场越弱。
6、表示磁场越强；越疏表示磁场越弱。一、磁的基本概念一、磁的基本概念 直线电流产生磁场方向的判断：用右手握住通电直导直线电流产生磁场方向的判断：用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线线，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线的方向。这叫安培定则。的方向。这叫安培定则。1.1.直线电流的磁场直线电流的磁场二、电流的磁场 环形电流产生磁场方向的判断：用右手握住螺线管，弯环形电流产生磁场方向的判断：用右手握住螺线管，弯曲的四指指向线圈电流方向，则拇指的方向就是螺线管内的曲的四指指向线圈电流方向，则拇指的方向就是螺线管内的磁场方向。这也叫安培定则（又称右手螺旋定则）。
7、磁场方向。这也叫安培定则（又称右手螺旋定则）。2.2.通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场二、电流的磁场3.电流磁场的应用电流磁场的应用二、电流的磁场 电流产生磁场的现象被广泛应用在电工、电子设电流产生磁场的现象被广泛应用在电工、电子设备以及机床电器等许多场合。防讯报警器、水位自动备以及机床电器等许多场合。防讯报警器、水位自动报警器和温度自动报警器如下图所示。报警器和温度自动报警器如下图所示。 分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在着分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在着一种环形电流，叫分子环流。一种环形电流，叫分子环流。（三）磁现象的电本质（三）磁现象的电本质 磁现象的电本质：磁铁
8、的磁场和电流的磁场一样，都磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的。是由电荷运动产生的。 分子环流杂乱无章导致磁场相分子环流杂乱无章导致磁场相互抵消，物质对外不呈现磁性。如互抵消，物质对外不呈现磁性。如果分子环流方向一致，物质就呈现果分子环流方向一致，物质就呈现磁性。磁性。三、磁现象的电本质一、磁通一、磁通二、磁感应强度二、磁感应强度第二节第二节 磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度 三、磁导率三、磁导率四、磁场强度四、磁场强度 通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数，通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数，叫做通过该面积的磁
9、通量，简称磁通，用字母叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母表示，表示，单位为单位为 WbWb（韦伯）。（韦伯）。 当面积一定时，通过该面积的磁力线越多，则磁通当面积一定时，通过该面积的磁力线越多，则磁通越大，磁场就越强。越大，磁场就越强。一、磁通 垂直通过单位面积的磁力线的多少，叫做该点的磁感垂直通过单位面积的磁力线的多少，叫做该点的磁感应强度，用应强度，用B B表示，其单位为表示，其单位为 T T（特斯拉）。（特斯拉）。1. 1. 定义定义2. 2. 计算公式计算公式3. 3. 磁感应强度的方向磁感应强度的方向 磁力线上某点的切线方向就是该点的磁感应强度的磁力线上某点的切线方向就是该点的
10、磁感应强度的方向。方向。第二节第二节 磁通和磁感应强度磁通和磁感应强度二、磁感应强度在匀强磁场中，磁力线是平行、等距的一系列直线。在匀强磁场中，磁力线是平行、等距的一系列直线。 磁感应强度是矢量，不但表示某点磁场的强弱，而磁感应强度是矢量，不但表示某点磁场的强弱，而且还能表示出该点磁场的方向。且还能表示出该点磁场的方向。 如果磁场中各点的磁感应强度的大小和方向相同，如果磁场中各点的磁感应强度的大小和方向相同，那么该磁场叫做匀强磁场那么该磁场叫做匀强磁场。二、磁感应强度 1.1. 磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用用表示，单位是表示，单位是
11、H/m（亨每米）。（亨每米）。2.2.真空中的磁导率真空中的磁导率0 0是一个常数。是一个常数。 3.3.我们把任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值我们把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，用称作相对磁导率，用r表示。表示。三、磁导率4.4.根据磁导率的大小，可把物质分为三类：根据磁导率的大小，可把物质分为三类：1）顺磁物质，其）顺磁物质，其r稍大于稍大于1。2）反磁物质，其）反磁物质，其r稍小于稍小于1。 3）铁磁物质，其）铁磁物质，其r远大于远大于1 。三、磁导率 磁场中某点的磁感应强度磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率的比值，与媒介质磁导率的比值，叫做该点的磁场强度，
12、用叫做该点的磁场强度，用H表示，单位是表示，单位是A/m（安每米）。（安每米）。 磁场强度是矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁磁场强度是矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度的方向一致感应强度的方向一致。四、磁场强度 1电容器是储存电荷的容器。任何两块金属导体，其中间隔以绝电容器是储存电荷的容器。任何两块金属导体，其中间隔以绝缘介质，就构成一个电容器。缘介质，就构成一个电容器。 2电容器分固定、可变和微调三类。常用的固定电容器按介质材电容器分固定、可变和微调三类。常用的固定电容器按介质材料不同、有陶瓷、云母、纸介、薄膜、电解以及电力电容器等。料不同、有陶瓷、云母、纸介、薄膜、电解以及电力电
13、容器等。 3电容器的两极板在单位电压作用下，每一极板上储存的电荷量电容器的两极板在单位电压作用下，每一极板上储存的电荷量叫做该电容器的电容。在一定电压下，电容器储存电荷越大，容量就叫做该电容器的电容。在一定电压下，电容器储存电荷越大，容量就越大，电容量与极板面积、介质的介电常数和介质厚度有关。板极有越大，电容量与极板面积、介质的介电常数和介质厚度有关。板极有效面积越大，介质的介电常数越大，介质越薄，则电容量越大。效面积越大，介质的介电常数越大，介质越薄，则电容量越大。 4电容器在充电过程中，两极板不断储存电荷，从电源吸取能量电容器在充电过程中，两极板不断储存电荷，从电源吸取能量储存于电容器中，
14、电容电压逐渐增大。电容器放电过程中，两极板电储存于电容器中，电容电压逐渐增大。电容器放电过程中，两极板电荷不断中和，释放能量，电容电压减小。荷不断中和，释放能量，电容电压减小。小结小结 5电容器充放电时的电压、电流按指数规律变化，充放电的电容器充放电时的电压、电流按指数规律变化，充放电的快慢由时间常数快慢由时间常数 来决定，来决定， =RC, 越大，充放电过程越长，反之，越大，充放电过程越长，反之，充放电过程越短，一般认为充放电过程越短，一般认为t=5 时，充放电过程基本结束。时，充放电过程基本结束。 6电容器具有阻止直流电通过和允许交流电通过的特征，常电容器具有阻止直流电通过和允许交流电通过
15、的特征，常称称“隔直隔直”和和“通交通交”。 7电容器最主要的指标是标称容量、允许误差和额定工作电电容器最主要的指标是标称容量、允许误差和额定工作电压，一般都直接标注在电容器外壳上，是使用的依据，压，一般都直接标注在电容器外壳上，是使用的依据， 8电容器的连接方法有并联、串联和混联三种。并联时电压电容器的连接方法有并联、串联和混联三种。并联时电压相等，等效容量等于各并联电容之和；电容器串联时各串联电容相等，等效容量等于各并联电容之和；电容器串联时各串联电容的容量与其电压成反比，等效容量的倒数等于各串联电量倒数之的容量与其电压成反比，等效容量的倒数等于各串联电量倒数之和。和。 1电容和电容器的定
16、义有何不同？由公式=能否说明当Q=0时，电容量C也为零？为什么？ 2有两只电容器，其中一只电容量较大，另一只容量较小，如果端电压相等，试问哪一只所带电量较多？ 3以空气为介质的平板电容器，当发生下列变动时，电容量有何变化？ 1）增大电容器极板面积； 2）插入介质为r的介质； 3）缩小极板间的距离。 4在电容器充、放电过程中，为什么电路中会出现电流？这个电流和电容器的端电压有无关系？ 5在检修高压整流设备时，为什么在切断电流后，还需将滤波电容先短接一下？ 6电容器为什么能阻止直流电通过？又为什么允许交流电通过？ 7下面两种说法对吗？为什么？ 1）电容器两极板间是绝缘体，因此在充放电过程中，电流会中断。 2）在任何情况下，电容量都能隔断直流。
