磁場與電磁感應磁場及其基本物理量§2—1電磁感應定律§2—2自感與互感§2—3§2—1?磁場及其基本物理量一、磁體及其性質某些物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬或它們的合金的性質稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體分為天然磁體和人造磁體兩大類。常見的人造磁體有條形磁體、蹄形體和磁針等，如圖所示。常見人造磁體a）條形磁體?b）蹄形磁體?c）磁針磁體兩端磁性最強的部分稱為磁極。與電荷間的相互作用力相似，當兩個磁極靠近時，它們之間也會產生相互作用的力，其具體規律是：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。磁極都是成對出現的二、磁場與磁感線1.磁場兩個磁極互不接觸，卻存在相互作用的力，這是為什么呢？原來在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質——磁場，磁極之間的作用力就是通過磁場進行傳遞的。用鐵屑模擬磁場分布2.磁感線磁場的分布常用磁感線來描述，如圖所示。磁感線a）條形磁體的磁感線?b）蹄形磁體的磁感線所謂磁感線，就是為形象地描述磁場的強弱和方向而在磁場中畫出的一些有方向的假想曲線。磁感線的方向定義為：在磁體外部由N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極。磁感線是閉合曲線。在磁場的某一區域里，如果磁感線是一些方向相同、分布均勻的平行直線，這一區域和磁場稱為均勻磁場。均勻磁場磁感線方向與磁場方向三、電流的磁場不僅磁體能產生磁場，電流也能產生磁場，這種現象稱為電流的磁效應。電流所產生磁場的方向可用右手螺旋定則（也稱安培定則）來判斷。通電直導線的磁效應?通電線圈的磁效應1.通電直導線產生的磁場如圖a所示，用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，則彎曲的四指所指的方向就是磁場的方向。2.通電螺線管產生的磁場如圖b所示，用右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是螺線管內部磁場的方向，也就是通電螺線管的磁場N極的方向。電流的磁場a）直線電流的磁場?b）環形電流的磁場四、表征磁場的物理量1.磁感應強度磁體在磁場中會受到力的作用，電流能產生磁場，它相當于一個磁體，如果把這個磁體放到另一個磁場中，它一定會受到力的作用。磁場對通電導體作用的實驗實驗結果表明，電流在磁場中所受電磁力的大小F，既與導線長度

l成正比，又與電流I

成正比，即與I和l

的乘積Il

成正比。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

和導線長度l

的乘積Il的比值稱為該處的磁感應強度，用B

表示，即式中?B——磁感應強度，T；

F——通電導體受到的電磁力，N；

I——導體中的電流，A；

l——導體在磁場中的有效長度，即在磁感線垂直方向上的投影長度，m。磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特（T）。磁感應強度是個矢量，它的方向就是該點的磁場的方向。磁感線的疏密程度可以大致反映磁感應強度的大小。在同一個磁場的磁感線分布圖上，磁感線越密的地方，磁感應強度越大。2.磁通設在磁感應強度為B

的均勻磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，如圖所示，把B與S

的乘積定義為穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。用Φ

表示磁通，則有Φ=BS磁通的單位是韋伯（Wb），簡稱韋。從Φ?=?BS，可以得到?。這表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通，所以磁感應強度又稱磁通密度，單位為Wb/m2。均勻磁場通過與其垂直的平面3.磁導率（1）概念磁導率就是一個用來表示媒介質導磁性能的物理量，用μ

表示，其單位為亨/米（H/m）。由實驗測得真空中的磁導率μ0?=?4π×10-7?H/m，為一常數。為了比較媒介質對磁場的影響，把任一物質的磁導率與真空的磁導率的比值稱作相對磁導率，用μr表示，即（2）按照相對磁導率分類其中，順磁物質與反磁物質一般被稱為非鐵磁性材料。物質按照相對磁導率的分類（3）磁化及應用使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程稱為磁化。當外磁場消失后，磁疇又呈雜亂無章狀的現象稱為退磁。鐵磁物質的磁化a）不顯磁性的磁疇?b）被磁化的磁疇鐵磁材料的用途§2—2?電磁感應定律一、感應電流的產生及方向判斷1.電磁感應現象手搖發電電筒的結構原理示意圖1—聚焦鏡片?2—電筒殼體?3—燈泡（發光二極管）4—電路板?5—銅片開關?6—預留的電池倉?7—橡膠減振圈?8—線圈?9—強力磁鐵利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應現象，產生的電流稱為感應電流。產生感應電流的電動勢稱為感應電動勢。電磁感應實驗a）磁鐵插入線圈?b）磁鐵拔出線圈2.利用楞次定律判斷感應電流方向磁鐵的插入和拔出導致線圈中的磁通發生了變化，這是線圈回路中產生感應電動勢和感應電流的根本原因。楞次定律指出了磁通的變化與感應電動勢在方向上的關系，即：感應電流產生的磁通總是阻礙原磁通的變化。二、感應電動勢及方向判斷1.法拉第電磁感應定律線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應定律。用ΔΦ

表示時間間隔Δt

內一個單匝線圈中的磁通變化量，則一個單匝線圈產生的感應電動勢的大小為如果線圈有N

匝，則感應電動勢的大小為2.感應電動勢的方向和大小導體在磁場中切割磁感線時，如果其運動方向與磁感線方向有一夾角α（見圖），則導體中的感應電動勢為e?=?Blvsinα上式中l

為直導體長度，v

為直導體速度。導體切割磁感線產生感應電動勢右手定則判斷感應電動勢方向導體運動方向與磁感線方向夾角α§2—3?自感與互感自感實驗電路a）合上開關，HL2比HL1亮得慢?b）斷開開關，燈泡閃亮一下才熄滅一、自感現象當線圈中的電流發生變化時，線圈中就會產生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙線圈中原來電流的變化。這種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。二、自感系數與自感電動勢1.自感系數為了衡量不同線圈產生自感磁通的能力，引入自感系數（簡稱自感，也稱電感）這一物理量，用L

表示，它在數值上等于線圈中通過單位電流所產生的自感磁通。即式中?N——線圈的匝數；

Φ——每一匝線圈的自感磁通，Wb。L

的單位是亨利，用H表示。常采用較小的單位毫亨（mH）和微亨（μH）。2.自感電動勢自感現象是電磁感應現象的一種特殊情況，它同樣遵從法拉第電磁感應定律。將NΦ?=?LI代入eL=，可得自感電動勢大小的計算式為三、互感現象和互感電動勢由一個線圈中的電流發生變化而使另一線圈中產生電磁感應的現象稱為互感現象，簡稱互感。由互感產生的感應電動勢稱為互感電動勢，用e