課題一

磁場的基本知識

教學目標

1．掌握磁體及其性質。

2．掌握電流的磁效應及其規律。

3．掌握磁場的基本物理量。

課題一磁場的基本知識教學目標1．掌握磁體及其性質一、磁體及其性質

1．磁體與磁極

人們把物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬及其合金的性質稱為磁性。

具有磁性的物體稱為磁體。

磁體分天然磁體和人造磁體。

常見人造磁體

一、磁體及其性質1．磁體與磁極人們把物體能夠吸引

磁極——磁體兩端磁性最強的部分。一個可以在水平面內自由

轉動的條形磁鐵或小磁針，靜止后總是一個磁極指南，一個磁極指

北。指南的磁極稱為指南極，簡稱南極（S）；指北的磁極稱為指北

極，簡稱北極（N）。

磁極之間也有相互作用力，同名磁極相互排斥，異名磁極相互

吸引。

小磁針

任何磁體都有兩個磁極，而且無論把磁體怎樣分割，

磁體總是保持兩個異性磁極，也就是說，單獨的N極或單

獨的S極是不存在的。

磁極——磁體兩端磁性最強的部分。一個可以在水平面內自2．磁場與磁感線

（1）磁場

磁場——磁體周圍的空間存在著一種特殊的物質。

它看不見、摸不著的，但是又具有一般物質所固有的一

些屬性（如力和能的特性）。

判斷某空間是否存在磁場，一般可用一個小磁針來

檢驗：能使小磁針轉動，并總是停留在一個固定方向的

空間都存在磁場。

2．磁場與磁感線（1）磁場磁場——磁體周圍的空間（2）磁感線

條形磁鐵的磁感線

（2）磁感線條形磁鐵的磁感線磁感線規定：

（1）磁感線是互不交叉的閉合曲線。在磁體外部由N極指向S極，

在磁體內部由S極指向N極。

（2）磁感線上任意一點的切線方向就是該點的磁場方向，即小磁針N極所指的方向。

（3）磁感線的密疏程度表示磁場的強弱，即磁感線越密的地方磁場越強，反之越弱。磁感線均勻分布而又相互平行的區稱為均勻磁場，反之則稱為非均勻磁場。

磁感線規定：（1）磁感線是互不交叉的閉合曲線。在磁體

通常，平行于紙面的磁感線用帶箭頭的線段表示。垂直于紙面向里

的磁感線用符號“×”表示，垂直于紙面向外的磁感線用符號“?”表示。

提示—磁感線

磁感線試驗

“磁感線的方向從N極指向S極?！边@話對嗎？為什么？

通常，平行于紙面的磁感線用帶箭頭的線段表示。二、電流的磁效應

電流通過導體后必然產生磁場，這種現象稱為

電流的磁效應。電流越大，產生的磁場越強。

電流磁效應

二、電流的磁效應電流通過導體后必然產生

電流所產生的磁場方向，可以用安培定則（也稱右手螺旋定則）

來判斷。

直導線電流產生的磁場

電流所產生的磁場方向，可以用安培定則（也稱右手三、磁場的基本物理量

1．磁感應強度B,為向量

2．磁通Φ

3．磁導率μ

4．磁場強度H

三、磁場的基本物理量1．磁感應強度B,為向量2．磁通Φ1．磁感應強度B

在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受電磁力F與電流I和導線有效長度l的乘積Il的比值，稱為該點的磁感應強度，用符號B來表示，即：

FB?Il單位：特斯拉，簡稱特（T）。

相量：方向為該點磁場的方向。

1．磁感應強度B在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，2．磁通Φ

磁通?

——

磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積。

Φ＝BS

單位：韋伯（Wb），簡稱韋。

Φ＝BScosα

2．磁通Φ磁通?——磁感應強度B與垂直于磁場方向的面3．磁導率μ

磁導率——用來表示媒介質導磁性能好壞的物理量，

用符號μ表示，其單位是亨利／米（H／m）。

真空的磁導率μ0＝4π×10－7

H／m，且為一常數。

3．磁導率μ磁導率——用來表示媒介質導磁性能好壞

把任一物質的磁導率與真空磁導率的比值稱為相對磁導率

用μr表示，即：

??r??0

相對磁導率是個比值，沒有單位。它表明在其他條件相同的

情況下，媒介質中的磁感應強度是真空中磁感應強度的多少倍，即μ=μrμ0。

把任一物質的磁導率與真空磁導率的比值稱為相對磁導率根據相對磁導率的大小，可把物質分為兩大類。

分類

特點

μr稍小于1

材料

如銅、氫等

非鐵磁物質

反磁物質

順磁物質

μr稍大于1

如空氣、鋁、鉻等

鐵磁物質

μr遠大于1，可達幾百甚至

如鐵、硅鋼、數萬以上，并且不是一個常數。坡莫合金、鐵氧體、鐵磁物質被廣泛應用于電子技術鈷、鎳等

及計算機技術方面。

根據相對磁導率的大小，可把物質分為兩大類。分類特點μ4．磁場強度HNIB0??0大氣中的通電環形線圈：

lNIB????H大氣中的通電環形線圈：

r?0lNI，其單位是A/m

，它的數值只與電流的大小

磁場強度

H?l及導體的幾何形狀有關。

4．磁場強度HNIB0??0大氣中的通電環形線圈：lN安培力是磁場對電流的作用力。

洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力。

安培力可以看作是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力的合力，

二者緊密地結合在一起，統稱為電磁力。

安培力是磁場對電流的作用力。洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用一、磁場對載流直導體的作用

通電的直導體周圍存在磁場，它就成了一個磁體，把這個磁體放到

另一個磁場中，它也會受到磁力的作用。這就是通常所說的“電磁生力”。

載流直導體在磁場中受到電磁力的作用

一、磁場對載流直導體的作用通電的直導體周圍電磁力——通電導體在磁場中受到的作用力。

F＝BIlsinα

F——通電導體受到的電磁力，N；

B——磁感應強度，T；

I——導體中的電流強度，A；

l——導體在磁場中的長度，m；

α——電流方向與磁感應線的夾角。

α＝90°時，則sin90°＝1，導體受到的電磁力最大。

α＝0°

時，則sin0°＝0，導體受到的電磁力最小，等于零。

電磁力——通電導體在磁場中受到的作用力。F＝BIlsin通電導體在磁場內的受力方向，可用左手定則來判斷。

左手定則

學與用—通電直導體間的電磁力

通電導體在磁場內的受力方向，可用左手定則來判斷。左手定則二、磁場對通電線圈的作用

磁場對通電線圈的作用

把通電的線圈放到磁場中，磁場將對通電線圈產生一個

電磁轉矩，使線圈繞軸線轉動。

磁場對通電線圈的作用

學與用—直流電動機原理

想一想

二、磁場對通電線圈的作用磁場對通電線圈的作用

電視機、收音機中常用的是電動式揚聲器，它是利用通電導線

在磁場中受電磁力作用發生運動，帶動空氣振動而發聲的，電動式

揚聲器由環形磁體、音圈、紙盆等組成。在環形磁鐵的作用下，軟

鐵柱和上下兩個軟鐵板都被磁化，在它們的間隙中形成較強的磁場，

磁感線的方向呈輻射狀。當大小和方向交替變化的電流通過音圈時，

音圈就會在電磁力的作用下帶動紙盆沿上下方向振動，發出聲音。

電動式揚聲器

電視機、收音機中常用的是電動式揚聲器，它是利用通電導三、磁場對運動電荷的作用

洛侖茲力——運動電荷在磁場中受到的電磁力，用f表示。

在均勻磁場中，當電荷的運動方向與磁場方向垂直時，f＝qvB

式中，q的單位是C，v的單位是m/s，B的單位是T，f的單位是N。

洛侖茲力的方向同樣遵循左手定則。

用左手定則判定洛倫茲力的方向

三、磁場對運動電荷的作用洛侖茲力——運動電荷在磁場中受到的

運動電荷在磁場中受力的作用這一現象，在電子技術中得到

了廣泛的應用。電視機中的顯像管及示波器中的顯像管都是利用

這一原理制成的。在顯像管的頸部套有兩對相互垂直的線圈，分

別稱為水平偏轉線圈和垂直偏轉線圈。當兩對線圈中分別通入交

變電流時，由電子槍射出的電子束就會在線圈磁場的作用下，有

規則地從左到右，從上到下的運動，完成整幅圖像的掃描。

顯像管示意圖

運動電荷在磁場中受力的作用這一現象，在電子技術中得到課題三

磁鐵材料

教學目標

1．了解鐵磁材料的磁化。

2．熟悉磁化曲線和磁滯回線。

3．掌握鐵磁材料的性質和分類方法。

4．掌握鐵磁材料的應用。

課題三磁鐵材料教學目標1．了解鐵磁材料的磁化。2一、鐵磁材料的磁化

使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程稱為磁化。

鐵磁物質的磁化

鐵磁物質的磁化

一、鐵磁材料的磁化使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程稱為磁二、磁化曲線

B隨H變化的過程可用曲線來表示，稱為磁化曲線。

磁化曲線反映了鐵心的磁化過程。

磁化實驗與磁化曲線

磁化曲線

二、磁化曲線B隨H變化的過程可用曲線來表示B是變化的，不是常數。

鐵磁材料在磁化過程中，磁導率

??H只有在曲線的線性段，磁導率才可認為是一個常數。

硅鋼片、鑄鋼、鑄鐵的磁化曲線

B是變化的，不是常數。鐵磁材料在磁化過程中，磁導率??H三、磁滯回線

鐵磁材料被反復磁化，形成閉合的曲線，稱為磁滯回線。

由于鐵磁材料在反復磁化過程中，B的變化總是滯后于H的變

化，所以，稱這一現象為磁滯。

磁滯回線

三、磁滯回線鐵磁材料被反復磁化，形成閉合的四、鐵磁材料的基本知識

1．鐵磁材料的磁性能

（1）能被磁體吸引。

（2）能被磁化，并且有剩磁和磁滯損耗。

（3）磁導率μ不是常數，每種鐵磁材料都有一個最大值。

（4）磁感應強度B有一個飽和值Bm。

四、鐵磁材料的基本知識1．鐵磁材料的磁性能（1）能被磁體2．鐵磁材料的分類及其應用

不同鐵磁材料的磁滯回線

小知識—磁帶錄音原理

2．鐵磁材料的分類及其應用不同鐵磁材料的磁滯回線小知識—課題四

磁路歐姆定律

教學目標

1．掌握磁路的定義。

2．熟悉磁路歐姆定律，了解其應用。

3．掌握電磁鐵及應用。

課題四磁路歐姆定律教學目標1．掌握磁路的定義。2．熟一、磁路的基本概念

磁路——磁通（磁感線）通過的閉合路徑。

磁路

通過鐵心的磁通稱為主磁通，鐵心外的磁通稱為漏磁通。

磁路按其結構不同，可分為無分支磁路和分支磁路。

一、磁路的基本概念磁路——磁通（磁感線）通過的閉合路徑。二、磁路歐姆定律

磁路歐姆定律

二、磁路歐姆定律磁路歐姆定律

設勵磁線圈的匝數為N，通過的電流為I，鐵心的截面積為S，

磁路的平均長度為l，則磁場強度為：

NIH?l

NI是產生磁通的能源，它相當于電路中的電動勢，因此叫做

磁通勢，簡稱磁勢，單位是(安·米)。若線圈匝數為定值，則電

流增大，磁勢增強。

磁路歐姆定律：

NIΦ?Rm磁通勢磁通?磁阻設勵磁線圈的匝數為N，通過的電流為I，鐵心的截面積為電路和磁路的區別

電路

歐姆定律

電動勢

電流

電阻

電阻率

EI?R磁路

歐姆定律

磁通勢

磁通

磁阻

磁導率

Φ?NIRmE

I

lR??SNI

Φ

lRm??Sρ

μ

電路和磁路的區別電路歐姆定律電動勢電流電阻電阻

在實際應用中，很多電氣設備的磁路是通過幾種不同的物質組成的。

如圖a所示電磁鐵的磁路中，當銜鐵未吸合時，磁通不但要經過鐵心（磁

阻為Rm1）和銜鐵（磁阻為Rm2），還要兩次通過寬度為δ的空氣隙（磁

阻為Rm氣），其等效磁路如圖b所示。此時，該磁路的歐姆定律可寫成

NIΦ?R?R?Rm1m2m氣在實際應用中，很多電氣設備的磁路是通過幾種不同的物質三、電磁鐵

電磁鐵——應用電流產生磁場和磁

能夠吸引鐵的現象而制成的一種電器。

1．電磁鐵的結構與原理

電磁鐵的工作原理示意圖

電磁鐵的工作原理示意圖

三、電磁鐵電磁鐵——應用電流產生磁場和磁能夠吸引2．電磁鐵的特點

（1）動作迅速，靈敏，容易控制。

（2）勵磁電流通過線圈時，呈現磁性，電流中斷時，就失磁。

（3）勵磁電流方向改變時，電磁鐵的極性也發生改變，但吸力方向不變。

（4）勵磁電流越大，線圈匝數越多，磁性越強，對銜鐵的吸力越大。

學與用—全自動洗衣機原理

2．電磁鐵的特點（1）動作迅速，靈敏，容易控制。（2）勵課題五

電磁感應

教學目標

1．熟悉電磁感應現象。

2．掌握電磁感應定律及應用。

課題五電磁感應教學目標1．熟悉電磁感應現象。2．掌握一、電磁感應現象

1．直導體切割磁感線產生感應電動勢

直導體切割磁感線

直導體切割磁感線

一、電磁感應現象1．直導體切割磁感線產生感應電動勢直導體2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢

穿過線圈的磁通發生變化

穿過線圈的磁通發生變化

2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢穿過線圈的磁通發生電磁感應—由于磁通變化而在直導體或線圈中產生電動勢的現象。

感應電動勢—由電磁感應產生的電動勢，用e表示。

感應電流—由感應電動勢產生的電流，用i表示。

提示—直導體向右切割磁感應線

電磁感應—由于磁通變化而在直導體或線圈中產生電動勢的現象。二、感應電動勢的計算

1．直導體切割磁感線產生感應電動勢

（1）感應電動勢大小的計算

e＝lvB式中

l——直導體的長度，m；

v——導體切割磁感線的速度，m／s；

B——磁感應強度，T；

e——感應電動勢，V。

二、感應電動勢的計算1．直導體切割磁感線產生感應電動勢（（2）感應電動勢方向的判定

右手定則

應當注意，由于直導體中產生

了感應電動勢，因此必須把直導體

（包括實驗二中的線圈）看成是一

個電源。在電源內部，感應電流從

電源的負極流向正極，即感應電流

方向與感應電動勢的方向相同。

右手定則

（2）感應電動勢方向的判定右手定則應當注意，由于2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢

?Φ（1）感應電動勢大小的計算

e?N?t式中

△Φ——磁通的變化量，Wb。

△t

——磁通變化△Φ所需要的時間，s。

?Φ——磁通的變化率，表示磁通變化快慢的物理量。

?te

——在△t時間內感應電動勢的平均值，V。

（2）感應電動勢方向的判定

楞次定律——感應電流的磁通總是阻礙原磁通的變化。

2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢?Φ（1）感應電使用楞次定律的步驟

1．首先確定原磁通的方向，以及原磁通的變化趨勢；

2．根據楞次定律判定感應電流產生的磁通方向；

3．根據感應電流產生的磁通方向，應用安培定則判定感應電流的方向。

4．根據感應電流的方向，確定感應電動勢的方向。

一般來說，如果導體與磁感線之間有相對切割運動時，

用右手定則判定感應電動勢的方向較方便；如果導體與磁感

線之間沒有相對切割運動，只是穿過閉合回路的磁通發生了

變化，則要用楞次定律來判定感應電動勢的方向。

使用楞次定律的步驟1．首先確定原磁通的方向，以及原磁通的變[例5一1]

如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一長度為l的直導體AB，

可沿平行導電軌道滑動。當導體以速度v向右勻速運動時，試確定導體中

感應電動勢的方向和大小。

解題過程

想一想—發電機原理

小知識—動圈式話筒的構造原理

[例5一1]如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁課題六

自感

教學目標

1．掌握自感的定義。

2．掌握計算自感電動勢大小的公式，會判斷

自感電動勢的方向。

3．掌握渦流和趨膚效應在生產實際中的應用。

課題六自感教學目標1．掌握自感的定義。一、自感現象

由于流過線圈本身的電流發生變化而引起的電磁感應現象稱為

自感現象，簡稱自感。在自感現象中產生的感應電動勢稱為自感電

動勢，用eL表示，自感電流用iL表示。

合上開關，HL2比HL1亮的慢

斷開開關，HL2和HL1慢慢熄滅

仿真驗證

自感演示電路

一、自感現象由于流過線圈本身的電流發生變化二、自感系數

自感電流產生的磁通稱為自感磁通。

為了衡量不同線圈產生自感磁通的本領，引入自感系數

NΦ（也稱電感）這一物理量，用L表示：

L?

iN——線圈的匝數，匝；

Φ——每一匝線圈的自感磁通，Wb；

i——流過線圈的電流，A；

1亨（H）＝103毫亨（mH）；

1毫亨（mH）＝103微亨（μH）。

二、自感系數自感電流產生的磁通稱為自感磁通。

電感L是線圈的固有參數，它決定于線圈的匝數、幾何尺寸以及線圈中介質的磁導率μ。線圈越長，單位長度上的匝數越多，截面積越大，電感就越大。由于鐵磁材料的磁導率不是一個常數，它是隨磁化電流的不同而變化的量，所以，有鐵心線圈的電感也不是一個常數，這種電感稱為非線性電感。電感為常數的線圈稱為線性電感。

電感L是線圈的固有參數，它決定于線圈的匝數、幾何尺寸三、自感電動勢

?ieL?L?t?i為電流的變化率（單位是A／s）。

?t

自感電動勢的方向仍可以根據楞次定律來判定，即自感電動勢的方向總是和外電流變化的趨勢相反。

三、自感電動勢?ieL?L?t?i為電流的變化率（單位是A自感電動勢方向的判定

圖a中，外電流i的變化趨勢是增大的，自感電動勢產生

的電流iL就要阻礙外電流的增大，而與外電流方向相反；

圖b中，外電流i的變化趨勢是減小的，則自感電動勢產生的電流iL就與外電流方向相同。

自感電動勢方向的判定圖a中，外電流i的變化趨勢是增四、RL電路過渡過程

在具有電感的電路中，電流不能發生突變，存在著過渡過程。

RL串聯電路

RL電路過渡過程的快慢與L和R的大小有關，L與R的比值稱為

LRL電路的時間常數，即

??。τ越小，表明過渡過程越快。

R四、RL電路過渡過程在具有電感的電路中，電流不能發生突變日光燈工作過程

趨膚效應

趨膚效應是一種特殊的電磁感應現象。實驗表明：直流電

通過導線時，導線橫截面上各處的電流密度相等。而當交流電

通過導線時，導線中因電流產生的磁場發生變化，從而產生自

感電流，這時的自感電流將使導體中的電流分布趨向導體表面，

這種現象稱為趨膚效應。

想一想

日光燈工作過程趨膚效應趨膚效應是一種特殊的課題七

互感

教學目標

1．掌握互感的定義。

2．熟悉同名端的定義及應用。

3．掌握互感的應用。

課題七互感教學目標1．掌握互感的定義。2．熟悉同名端一、互感現象

互感

互感

一、互感現象互感互感

互感現象——一個線圈中的電流發生變化而在另一線圈中產生

電磁感應的現象，簡稱互感。由互感產生的感應電動勢稱為互感電

動勢，用eM表示。

全耦合時，互感電動勢最大：

?i1eM2?M?t式中M稱為互感系數，簡稱互感，單位和自感一樣，也是H。

互感現象——一個線圈中的電流發生變化而在另一線圈中產二、互感線圈的同名端

由于線圈繞向一致而產生感應電動勢的極性始終保持一致的接線端稱為線圈的同名端，用“．”或“﹡”表示。

互感線圈的同名端

互感線圈的同名端

二、互感線圈的同名端由于線圈繞向一致而產生

互感的應用

一、判斷互感線圈的同名端

二、磁場的屏蔽

渦流

當在具有鐵心的線圈中通入交流電時，就有交變的磁場

穿過鐵心，在鐵心內部必然會形成感應電流。由于這種電流

在鐵心中自成閉合回路，且呈旋渦狀，故稱渦流。

互感的應用一、判斷互感線圈的同課題八

變壓器

教學目標

1．掌握變壓器的基本結構。

2．熟悉變壓器的工作原理。

3．熟悉變壓器在實際中的應用。

課題八變壓器教學目標1．掌握變壓器的基本結構。一、變壓器的基本結構

由閉合的軟磁鐵心和繞在鐵心上的線圈組成，鐵心和線圈

之間是相互絕緣的。

單相變壓器的基本結構和符號

提示—單相變壓器的基本結構和符號

一、變壓器的基本結構由閉合的軟磁鐵心和繞在鐵心變壓器的鐵心因繞組放置的位置不同，可分成心式和殼式兩種形式。

心式

殼式

變壓器的結構形式

變壓器的鐵心因繞組放置的位置不同，可分成心式和殼式兩種形式。二、變壓器的工作原理

1．變壓原理

變壓器的工作原理

變壓器的工作原理

二、變壓器的工作原理1．變壓原理變壓器的工作原理變壓U1N1??nU2N2

上式表明，變壓器一次側、二次側繞組的電壓比等于它們

的匝數比。比值n稱為變壓比或匝數比，簡稱變比?？梢?，對

升壓變壓器n<l；對降壓變壓器n>1。

U1N1??nU2N2上式表明，變壓器一次側、二次側

電子儀器和設備上經常需要用電源變壓器將220V的交流市電變換成電壓

較低的交流電，然后再經過整流電路變成所需要的直流電，所以電源變壓器

就成了很重要的元器件之一。

常見的電源變壓器

行輸出變壓器

電子儀器和設備上經常需要用電源變壓器將2202．變流原理

當變壓器只有一個二次側繞組時，應滿足：

U1I1=U2I2UNI211???nUNI122

上式表明，變壓器有載時，一次側、二次側繞組的電流比的倒數

等于變比?；蛘哒f一次側、二次側繞組中的電流與一次側、二次側繞

組的電壓（或匝數）成反比。

2．變流原理當變壓器只有一個二次側繞組時，應滿足：U1I[例5－2]

一臺單相變壓器的一次側電壓U1=3kV，變比n=15，求二次側

電壓U2為多大？當二次側電流I2=60A時，一次側電流為多大？

解題過程

[例5－2]一臺單相變壓器的一次側電壓U1=3kV3．阻抗變換原理

變壓器的阻抗變換原理

3．阻抗變換原理變壓器的阻抗變換原理忽略變壓器的損耗，有

又因為

：

IR'L?IR2122LUNI211???nUNI122N212R'L?()RnRL?LN2

在變壓器二次側接上負載RL，就相當于在電源兩端直接

接上一個R'L＝n2RL的負載。R'L稱為負載阻抗RL折合到一次

側的交流等效阻抗，其大小等于實際負載阻抗的n2倍。

忽略變壓器的損耗，有又因為：IR'L?IR2122

利用變壓器能夠變換阻抗的特性，人們常用來在電子電路（如收音機）

中實現阻抗匹配，收音機所用的揚聲器，一般阻抗只有幾歐或十幾歐，而收

音機的輸出阻抗卻有幾千歐，這就需要通過輸出變壓器連接負載，以獲得收

音機所要求的阻抗值，實現阻抗匹配，從而保證負載獲得最大功率。

另外，在收音機中，前級放大器和后級放大器之間也會遇到阻抗匹配

問題，這時也是利用變壓器來實現阻抗變換的，這種變壓器常稱為中周變

壓器，簡稱“中周”。

利用變壓器能夠變換阻抗的特性，人們常用來在電子電路（變壓器在收音機中的應用

變壓器在收音機中的應用課題一

磁場的基本知識

教學目標

1．掌握磁體及其性質。

2．掌握電流的磁效應及其規律。

3．掌握磁場的基本物理量。

課題一磁場的基本知識教學目標1．掌握磁體及其性質一、磁體及其性質

1．磁體與磁極

人們把物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬及其合金的性質稱為磁性。

具有磁性的物體稱為磁體。

磁體分天然磁體和人造磁體。

常見人造磁體

一、磁體及其性質1．磁體與磁極人們把物體能夠吸引

磁極——磁體兩端磁性最強的部分。一個可以在水平面內自由

轉動的條形磁鐵或小磁針，靜止后總是一個磁極指南，一個磁極指

北。指南的磁極稱為指南極，簡稱南極（S）；指北的磁極稱為指北

極，簡稱北極（N）。

磁極之間也有相互作用力，同名磁極相互排斥，異名磁極相互

吸引。

小磁針

任何磁體都有兩個磁極，而且無論把磁體怎樣分割，

磁體總是保持兩個異性磁極，也就是說，單獨的N極或單

獨的S極是不存在的。

磁極——磁體兩端磁性最強的部分。一個可以在水平面內自2．磁場與磁感線

（1）磁場

磁場——磁體周圍的空間存在著一種特殊的物質。

它看不見、摸不著的，但是又具有一般物質所固有的一

些屬性（如力和能的特性）。

判斷某空間是否存在磁場，一般可用一個小磁針來

檢驗：能使小磁針轉動，并總是停留在一個固定方向的

空間都存在磁場。

2．磁場與磁感線（1）磁場磁場——磁體周圍的空間（2）磁感線

條形磁鐵的磁感線

（2）磁感線條形磁鐵的磁感線磁感線規定：

（1）磁感線是互不交叉的閉合曲線。在磁體外部由N極指向S極，

在磁體內部由S極指向N極。

（2）磁感線上任意一點的切線方向就是該點的磁場方向，即小磁針N極所指的方向。

（3）磁感線的密疏程度表示磁場的強弱，即磁感線越密的地方磁場越強，反之越弱。磁感線均勻分布而又相互平行的區稱為均勻磁場，反之則稱為非均勻磁場。

磁感線規定：（1）磁感線是互不交叉的閉合曲線。在磁體

通常，平行于紙面的磁感線用帶箭頭的線段表示。垂直于紙面向里

的磁感線用符號“×”表示，垂直于紙面向外的磁感線用符號“?”表示。

提示—磁感線

磁感線試驗

“磁感線的方向從N極指向S極?！边@話對嗎？為什么？

通常，平行于紙面的磁感線用帶箭頭的線段表示。二、電流的磁效應

電流通過導體后必然產生磁場，這種現象稱為

電流的磁效應。電流越大，產生的磁場越強。

電流磁效應

二、電流的磁效應電流通過導體后必然產生

電流所產生的磁場方向，可以用安培定則（也稱右手螺旋定則）

來判斷。

直導線電流產生的磁場

電流所產生的磁場方向，可以用安培定則（也稱右手三、磁場的基本物理量

1．磁感應強度B,為向量

2．磁通Φ

3．磁導率μ

4．磁場強度H

三、磁場的基本物理量1．磁感應強度B,為向量2．磁通Φ1．磁感應強度B

在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受電磁力F與電流I和導線有效長度l的乘積Il的比值，稱為該點的磁感應強度，用符號B來表示，即：

FB?Il單位：特斯拉，簡稱特（T）。

相量：方向為該點磁場的方向。

1．磁感應強度B在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，2．磁通Φ

磁通?

——

磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積。

Φ＝BS

單位：韋伯（Wb），簡稱韋。

Φ＝BScosα

2．磁通Φ磁通?——磁感應強度B與垂直于磁場方向的面3．磁導率μ

磁導率——用來表示媒介質導磁性能好壞的物理量，

用符號μ表示，其單位是亨利／米（H／m）。

真空的磁導率μ0＝4π×10－7

H／m，且為一常數。

3．磁導率μ磁導率——用來表示媒介質導磁性能好壞

把任一物質的磁導率與真空磁導率的比值稱為相對磁導率

用μr表示，即：

??r??0

相對磁導率是個比值，沒有單位。它表明在其他條件相同的

情況下，媒介質中的磁感應強度是真空中磁感應強度的多少倍，即μ=μrμ0。

把任一物質的磁導率與真空磁導率的比值稱為相對磁導率根據相對磁導率的大小，可把物質分為兩大類。

分類

特點

μr稍小于1

材料

如銅、氫等

非鐵磁物質

反磁物質

順磁物質

μr稍大于1

如空氣、鋁、鉻等

鐵磁物質

μr遠大于1，可達幾百甚至

如鐵、硅鋼、數萬以上，并且不是一個常數。坡莫合金、鐵氧體、鐵磁物質被廣泛應用于電子技術鈷、鎳等

及計算機技術方面。

根據相對磁導率的大小，可把物質分為兩大類。分類特點μ4．磁場強度HNIB0??0大氣中的通電環形線圈：

lNIB????H大氣中的通電環形線圈：

r?0lNI，其單位是A/m

，它的數值只與電流的大小

磁場強度

H?l及導體的幾何形狀有關。

4．磁場強度HNIB0??0大氣中的通電環形線圈：lN安培力是磁場對電流的作用力。

洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用力。

安培力可以看作是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力的合力，

二者緊密地結合在一起，統稱為電磁力。

安培力是磁場對電流的作用力。洛倫茲力是磁場對運動電荷的作用一、磁場對載流直導體的作用

通電的直導體周圍存在磁場，它就成了一個磁體，把這個磁體放到

另一個磁場中，它也會受到磁力的作用。這就是通常所說的“電磁生力”。

載流直導體在磁場中受到電磁力的作用

一、磁場對載流直導體的作用通電的直導體周圍電磁力——通電導體在磁場中受到的作用力。

F＝BIlsinα

F——通電導體受到的電磁力，N；

B——磁感應強度，T；

I——導體中的電流強度，A；

l——導體在磁場中的長度，m；

α——電流方向與磁感應線的夾角。

α＝90°時，則sin90°＝1，導體受到的電磁力最大。

α＝0°

時，則sin0°＝0，導體受到的電磁力最小，等于零。

電磁力——通電導體在磁場中受到的作用力。F＝BIlsin通電導體在磁場內的受力方向，可用左手定則來判斷。

左手定則

學與用—通電直導體間的電磁力

通電導體在磁場內的受力方向，可用左手定則來判斷。左手定則二、磁場對通電線圈的作用

磁場對通電線圈的作用

把通電的線圈放到磁場中，磁場將對通電線圈產生一個

電磁轉矩，使線圈繞軸線轉動。

磁場對通電線圈的作用

學與用—直流電動機原理

想一想

二、磁場對通電線圈的作用磁場對通電線圈的作用

電視機、收音機中常用的是電動式揚聲器，它是利用通電導線

在磁場中受電磁力作用發生運動，帶動空氣振動而發聲的，電動式

揚聲器由環形磁體、音圈、紙盆等組成。在環形磁鐵的作用下，軟

鐵柱和上下兩個軟鐵板都被磁化，在它們的間隙中形成較強的磁場，

磁感線的方向呈輻射狀。當大小和方向交替變化的電流通過音圈時，

音圈就會在電磁力的作用下帶動紙盆沿上下方向振動，發出聲音。

電動式揚聲器

電視機、收音機中常用的是電動式揚聲器，它是利用通電導三、磁場對運動電荷的作用

洛侖茲力——運動電荷在磁場中受到的電磁力，用f表示。

在均勻磁場中，當電荷的運動方向與磁場方向垂直時，f＝qvB

式中，q的單位是C，v的單位是m/s，B的單位是T，f的單位是N。

洛侖茲力的方向同樣遵循左手定則。

用左手定則判定洛倫茲力的方向

三、磁場對運動電荷的作用洛侖茲力——運動電荷在磁場中受到的

運動電荷在磁場中受力的作用這一現象，在電子技術中得到

了廣泛的應用。電視機中的顯像管及示波器中的顯像管都是利用

這一原理制成的。在顯像管的頸部套有兩對相互垂直的線圈，分

別稱為水平偏轉線圈和垂直偏轉線圈。當兩對線圈中分別通入交

變電流時，由電子槍射出的電子束就會在線圈磁場的作用下，有

規則地從左到右，從上到下的運動，完成整幅圖像的掃描。

顯像管示意圖

運動電荷在磁場中受力的作用這一現象，在電子技術中得到課題三

磁鐵材料

教學目標

1．了解鐵磁材料的磁化。

2．熟悉磁化曲線和磁滯回線。

3．掌握鐵磁材料的性質和分類方法。

4．掌握鐵磁材料的應用。

課題三磁鐵材料教學目標1．了解鐵磁材料的磁化。2一、鐵磁材料的磁化

使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程稱為磁化。

鐵磁物質的磁化

鐵磁物質的磁化

一、鐵磁材料的磁化使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程稱為磁二、磁化曲線

B隨H變化的過程可用曲線來表示，稱為磁化曲線。

磁化曲線反映了鐵心的磁化過程。

磁化實驗與磁化曲線

磁化曲線

二、磁化曲線B隨H變化的過程可用曲線來表示B是變化的，不是常數。

鐵磁材料在磁化過程中，磁導率

??H只有在曲線的線性段，磁導率才可認為是一個常數。

硅鋼片、鑄鋼、鑄鐵的磁化曲線

B是變化的，不是常數。鐵磁材料在磁化過程中，磁導率??H三、磁滯回線

鐵磁材料被反復磁化，形成閉合的曲線，稱為磁滯回線。

由于鐵磁材料在反復磁化過程中，B的變化總是滯后于H的變

化，所以，稱這一現象為磁滯。

磁滯回線

三、磁滯回線鐵磁材料被反復磁化，形成閉合的四、鐵磁材料的基本知識

1．鐵磁材料的磁性能

（1）能被磁體吸引。

（2）能被磁化，并且有剩磁和磁滯損耗。

（3）磁導率μ不是常數，每種鐵磁材料都有一個最大值。

（4）磁感應強度B有一個飽和值Bm。

四、鐵磁材料的基本知識1．鐵磁材料的磁性能（1）能被磁體2．鐵磁材料的分類及其應用

不同鐵磁材料的磁滯回線

小知識—磁帶錄音原理

2．鐵磁材料的分類及其應用不同鐵磁材料的磁滯回線小知識—課題四

磁路歐姆定律

教學目標

1．掌握磁路的定義。

2．熟悉磁路歐姆定律，了解其應用。

3．掌握電磁鐵及應用。

課題四磁路歐姆定律教學目標1．掌握磁路的定義。2．熟一、磁路的基本概念

磁路——磁通（磁感線）通過的閉合路徑。

磁路

通過鐵心的磁通稱為主磁通，鐵心外的磁通稱為漏磁通。

磁路按其結構不同，可分為無分支磁路和分支磁路。

一、磁路的基本概念磁路——磁通（磁感線）通過的閉合路徑。二、磁路歐姆定律

磁路歐姆定律

二、磁路歐姆定律磁路歐姆定律

設勵磁線圈的匝數為N，通過的電流為I，鐵心的截面積為S，

磁路的平均長度為l，則磁場強度為：

NIH?l

NI是產生磁通的能源，它相當于電路中的電動勢，因此叫做

磁通勢，簡稱磁勢，單位是(安·米)。若線圈匝數為定值，則電

流增大，磁勢增強。

磁路歐姆定律：

NIΦ?Rm磁通勢磁通?磁阻設勵磁線圈的匝數為N，通過的電流為I，鐵心的截面積為電路和磁路的區別

電路

歐姆定律

電動勢

電流

電阻

電阻率

EI?R磁路

歐姆定律

磁通勢

磁通

磁阻

磁導率

Φ?NIRmE

I

lR??SNI

Φ

lRm??Sρ

μ

電路和磁路的區別電路歐姆定律電動勢電流電阻電阻

在實際應用中，很多電氣設備的磁路是通過幾種不同的物質組成的。

如圖a所示電磁鐵的磁路中，當銜鐵未吸合時，磁通不但要經過鐵心（磁

阻為Rm1）和銜鐵（磁阻為Rm2），還要兩次通過寬度為δ的空氣隙（磁

阻為Rm氣），其等效磁路如圖b所示。此時，該磁路的歐姆定律可寫成

NIΦ?R?R?Rm1m2m氣在實際應用中，很多電氣設備的磁路是通過幾種不同的物質三、電磁鐵

電磁鐵——應用電流產生磁場和磁

能夠吸引鐵的現象而制成的一種電器。

1．電磁鐵的結構與原理

電磁鐵的工作原理示意圖

電磁鐵的工作原理示意圖

三、電磁鐵電磁鐵——應用電流產生磁場和磁能夠吸引2．電磁鐵的特點

（1）動作迅速，靈敏，容易控制。

（2）勵磁電流通過線圈時，呈現磁性，電流中斷時，就失磁。

（3）勵磁電流方向改變時，電磁鐵的極性也發生改變，但吸力方向不變。

（4）勵磁電流越大，線圈匝數越多，磁性越強，對銜鐵的吸力越大。

學與用—全自動洗衣機原理

2．電磁鐵的特點（1）動作迅速，靈敏，容易控制。（2）勵課題五

電磁感應

教學目標

1．熟悉電磁感應現象。

2．掌握電磁感應定律及應用。

課題五電磁感應教學目標1．熟悉電磁感應現象。2．掌握一、電磁感應現象

1．直導體切割磁感線產生感應電動勢

直導體切割磁感線

直導體切割磁感線

一、電磁感應現象1．直導體切割磁感線產生感應電動勢直導體2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢

穿過線圈的磁通發生變化

穿過線圈的磁通發生變化

2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢穿過線圈的磁通發生電磁感應—由于磁通變化而在直導體或線圈中產生電動勢的現象。

感應電動勢—由電磁感應產生的電動勢，用e表示。

感應電流—由感應電動勢產生的電流，用i表示。

提示—直導體向右切割磁感應線

電磁感應—由于磁通變化而在直導體或線圈中產生電動勢的現象。二、感應電動勢的計算

1．直導體切割磁感線產生感應電動勢

（1）感應電動勢大小的計算

e＝lvB式中

l——直導體的長度，m；

v——導體切割磁感線的速度，m／s；

B——磁感應強度，T；

e——感應電動勢，V。

二、感應電動勢的計算1．直導體切割磁感線產生感應電動勢（（2）感應電動勢方向的判定

右手定則

應當注意，由于直導體中產生

了感應電動勢，因此必須把直導體

（包括實驗二中的線圈）看成是一

個電源。在電源內部，感應電流從

電源的負極流向正極，即感應電流

方向與感應電動勢的方向相同。

右手定則

（2）感應電動勢方向的判定右手定則應當注意，由于2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢

?Φ（1）感應電動勢大小的計算

e?N?t式中

△Φ——磁通的變化量，Wb。

△t

——磁通變化△Φ所需要的時間，s。

?Φ——磁通的變化率，表示磁通變化快慢的物理量。

?te

——在△t時間內感應電動勢的平均值，V。

（2）感應電動勢方向的判定

楞次定律——感應電流的磁通總是阻礙原磁通的變化。

2．穿過線圈的磁通發生變化產生感應電動勢?Φ（1）感應電使用楞次定律的步驟

1．首先確定原磁通的方向，以及原磁通的變化趨勢；

2．根據楞次定律判定感應電流產生的磁通方向；

3．根據感應電流產生的磁通方向，應用安培定則判定感應電流的方向。

4．根據感應電流的方向，確定感應電動勢的方向。

一般來說，如果導體與磁感線之間有相對切割運動時，

用右手定則判定感應電動勢的方向較方便；如果導體與磁感

線之間沒有相對切割運動，只是穿過閉合回路的磁通發生了

變化，則要用楞次定律來判定感應電動勢的方向。

使用楞次定律的步驟1．首先確定原磁通的方向，以及原磁通的變[例5一1]

如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一長度為l的直導體AB，

可沿平行導電軌道滑動。當導體以速度v向右勻速運動時，試確定導體中

感應電動勢的方向和大小。

解題過程

想一想—發電機原理

小知識—動圈式話筒的構造原理

[例5一1]如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁課題六

自感

教學目標

1．掌握自感的定義。

2．掌握計算自感電動勢大小的公式，會判斷

自感電動勢的方向。

3．掌握渦流和趨膚效應在生產實際中的應用。

課題六自感教學目標1．掌握自感的定義。一、自感現象

由于流過線圈本身的電流發生變化而引起的電磁感應現象稱為

自感現象，簡稱自感。在自感現象中產生的感應電動勢稱為自感電

動勢，用eL表示，自感電流用iL表示。

合上開關，HL2比HL1亮的慢

斷開開關，HL2和HL1慢慢熄滅

仿真驗證

自感演示電路

一、自感現象由于流過線圈本身的電流發生變化二、自感系數

自感電流產生的磁通稱為自感磁通。

為了衡量不同線圈產生自感磁通的本領，引入自感系數

NΦ（也稱電感）這一物理量，用L表示：

L?

iN——線圈的匝數，匝；

Φ——每一匝線圈的自感磁通，Wb；

i——流過線圈的電流，A；

1亨（H）＝103毫亨（mH）；

1毫亨（mH）＝103微亨（μH）。

二、自感系數自感電流產生的磁通稱為自感磁通。

電感L是線圈的固有參數，它決定于線圈的匝數、幾何尺寸以及線圈中介質的磁導率μ。線圈越長，單位長度上的匝數越多，截面積越大，電感就越大。由于鐵磁材料的磁導率不是一個常數，它是隨磁化電流的不同而變化的量，所以，有鐵心線圈的電感也不是一個常數，這種電感稱為非線性電感。電感為常數的線圈稱為線性電感。

電感L是線圈的固有參數，它決定于線圈的匝數、幾何尺寸三、自感電動勢

?ieL?L?t?i為電流的變化率（單位是A／s）。

?t

自感電動勢的方向仍可以根據楞次定律來判定，即自感電動勢的方向總是和外電流變化的趨勢相反。

三、自感電動勢?ieL?L?t?i為電流的變化率（單位是A自感電動勢方向的判定

圖a中，外電流i的變化趨勢是增大的，自感電動勢產生

的電流iL就要阻礙外電流的增大，而與外電流方向相反；

圖b中，外電流i的變化趨勢是減小的，則自感電動勢產生的電流iL就與外電流方向相同。

自感電動勢方向的判定圖a中，外電流i的變化趨勢是增四、RL電路過渡過程

在具有電感的電路中，電流不能發生突變，存在著過渡過程。

RL串聯電路

RL電路過渡過程的快慢與L和R的大小有關，L與R的比值稱為

LRL電路的時間常數，即

??。τ越小，表明過渡過程越快。

R四、RL電路過渡過程在具有電感的電路中，電流不能發生突變日光燈工作過程

趨膚效應

趨膚效應是一種特殊的電磁感應現象。實驗表明：直流電

通過導線時，導線橫截面上各處的電流密度相等。而當交流電

通過導線時，導線中因電流產生的磁場發生變化，從而產生自

感電流，這時的自感電流將使導體中的電流分布趨向導體表面，

這種現象稱為趨膚效應。

想一想

日光燈工作過程趨膚效應趨膚效應是一種特殊的課題七

互感

教學目標

1．掌握互感的定義。

2．熟悉同名端的定義及應用。

3．掌握互感的應用。

課題七互感教學目標1．掌握互感的定義。2．熟悉同名端一、互感現象