第二节磁场及电磁感应资料

2020年10月10日星期六
第二节 磁场及电磁感应
磁现象与电现象是相互联系的，一切磁 场现象都起源于电流。
一、磁铁和磁场
在一根永久磁铁周围的空间中放一支能自 由旋转的磁针，则磁针将以一定方向对着磁铁。 若将磁铁拿开，则磁针就转回到它原来的位置。 由此可知，在磁针上作用着某种作用力，这种 力叫磁力。
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由Ф = BS可知， 磁感应强度为：
B S
B：穿过单位面积的磁力线根数。
所以在数值上，磁感应强度B可以看成是与 磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通量。故 磁感应强度B也可认为是该面积中的磁通密度。
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二、磁导率与磁场强度
磁场的大小不仅与载流导线的电流及导体的 形状有关，而且与磁场内介质有关。
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对于载流线圈的磁场，则四指的螺旋方向为 电流方向，伸直的大拇指的方向为磁场方向。也 可用右手握住线圈，伸直拇指，则四指所指的方 向为电流方向，大拇指所指的方向就是线圈内磁 场的方向。
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4、磁感应强度与磁通量
载流导线在磁场中受到磁场力的作用，实践证明：
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r
0
式中，相对磁导率µr是没有量纲的比值。µ0 为真空磁导率，实验确定 µ0=4π×10 -7H/m，空 气的磁导率与真空基本一样，故自由空间与真空
的相对磁导率为1。
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r
0
r 1，则称为磁性材料
r 1，则称为非磁性材料
目前常用铁磁（性）物质的导磁系数比真
绝对磁导率：用符号“µ”表示，简称磁导率。 真空中的磁导率：用符号“µ0”表示。
相对磁导率：用符号“µr”表示。
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磁导率的单位是亨/米（H/m）。亨（H ）是电感
的单位。磁导率“µ”，相对磁导率“µr”，真空磁 导率“µ0”的关系式为：
r 0
（1-26）
r
0
上式的物理意义是：在其他条件相同的情况 下，介质中的磁感应强度是真空中的多少倍。
磁场是一种物质形态，储藏有一定的能 量，对磁针或载流导线具有一定的作用力。
1、磁体基本性质
能够吸引铁屑或铁块的物体叫磁体，俗称磁铁。 磁铁的性质如下： 1、吸铁性。磁体能吸引钢、铁、镍、钴等物 质，但不能吸引铜、铝、铅等物质。
2、具有南北两个磁极，即N极（北极）和S极（南 极）。磁铁端部磁性最强，越接近中部磁性越弱。
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3、右手螺旋定则
磁场的方向与电流的方向有着一定的关系， 这个关系用右手螺旋定则来决定。对长直载流 导线的磁场，右手四指螺旋旋转的方向表示磁 力线方向，大拇指的方向为电流方向。为了帮 助记忆这个定则，可以用右手握住导线，伸直 拇指使拇指指向电流的方向，则四指所围绕的 方向就是磁场的方向。
磁场强度反应了磁场本身的强度，与介 质无关。
在实用单位制中，磁场强度的单位是 安培/米（A/m)。
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三、磁场对载流导体的作用与左手定则
空的导磁系数要大得多。它们往往是µ0的几倍、 几万倍，甚至几百万倍。
2、磁场强度
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磁场中某点的磁感应强度与磁导率的比值， 就是该点的磁场强度。用符号“H”表示。
根据定义磁场强度为：
HB
（1-27）
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即同样的导线，通过同样的电流，在同一 相对位置的某一点来说，如果磁介质不同，就 有不同的磁感应强度，但有相同的磁场强度。
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3、不可分割性。N、S极必定同时存在，将一根 条形磁铁分割成任意小段，则每段都会自成一块 具有南北的小磁铁。没有单独存在的单个磁极。
4、磁极间的相互作用。磁极间有相互作用力， 其规律是同性磁极相斥，异性磁极相吸。
5、磁化。使原来没有磁性的物体得到磁性叫磁 化。铁磁性材料放在磁体近旁能被磁化。被磁化 的物体移离磁体后，还能保留一些磁性，叫剩磁。
1、磁导率（导磁系数） 为了对不同磁介质的性质有一个较清楚的认
识，可把各种磁介质内的磁感应强度与真空中磁 感应强度，在其它条件相同的情况下加以比较。
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某些磁介质内的磁感应强度比在真空中大一 些，而在另外一些磁介质内就比真空中小一些， 这是由于不同磁介质具有不同的磁性能。
表征磁介质磁性能的物理量，叫做磁导率 （或导磁系数），磁导率可分为绝对磁导率和 相对磁导率。
I
磁场，其磁力线具有同心
圆形的形状，环绕着导线。
离导线越近，磁力线分布
越密，离导线越远，磁力
线分布越稀疏。
长直载流导线磁力线分布
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长直导线周围的磁力线：
电流 流入 纸面
电流 流出 纸面
×
（a）电流流入纸面 （b）电流流出纸面
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用磁力线描述磁场的分布，要求磁力线上每 一点的切线都与该点的磁场方向一致，磁力线都 是闭合曲线。磁力线的疏密程度，反映了磁场中 各点的磁场的强弱。
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2、、磁力线
磁力线就是用来描述磁场结构的一组曲线。 磁力线上某点的切线方向是该点磁场方向。
南极：用S表示 北极：用N表示
S
N
一根条形磁铁的磁力线
在磁铁的外部，磁力线的方向总是从N极出 发回到S极，而在内部磁力线则是由S极到N极。
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长直载流导线周围的
磁感应强度是一个矢量（即有大小和方向的 量），它与产生该磁场的电流方向之间的关系满 足右螺旋定则。
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在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁 场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁 通量，用符号Ф表示。（垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。）
Ф = BS
（1-25）
磁通的单位称韦伯，用符号（Wb）表示。
这个作用力的大小与载流导线上通过电流的 大小及载流导线处于磁场中的长度成正比。
以同一载流导线处于不同磁场或处于同一磁 场的不同位置时，受到的磁场力的大小与方向都 不相同，这说明:
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磁场力的大小与方向和磁场的强度与方向有关。
描述磁场的强度与方向的物理量叫磁感应强 度，用符号B表示。磁感应强度B的单位为特斯 拉，用符号T表示。