第3章磁與電磁（1）了解磁場的基本概念，磁場的產(chǎn)生及磁場（或磁感線）方向的判斷；（2）理解磁感應(yīng)強度、磁通、磁通勢、磁導(dǎo)率和磁場強度的概念；（3）理解電磁感應(yīng)定律，掌握感應(yīng)電動勢的計算公式；（4）了解自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象及其在實際中的應(yīng)用；（5）理解互感線圈的同名端概念，掌握同名端的判別方法及互感線圈的串聯(lián)。學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求：3．1．1

磁場案例3．1收錄兩用機3．1

磁場及其基本物理量磁帶磁帶揚聲器話筒放大電路放大電路錄音磁頭放音磁頭第3章磁與電磁1．磁體與磁感線磁極在自己周圍空間里產(chǎn)生的磁場，對處在它里面的磁極產(chǎn)生磁場力的作用。磁場可以用磁感線來表示。磁感線的方向從北極出來，進(jìn)入南極，磁感線在磁極處密集，離磁極越遠(yuǎn)，磁感線越疏。

2．磁場與磁場方向判定磁鐵在自己周圍的空間產(chǎn)生磁場，通電導(dǎo)體在其周圍的空間也產(chǎn)生磁場。條形磁鐵的磁感線第3章磁與電磁通電線圈產(chǎn)生的磁場通電導(dǎo)體的磁感線第3章磁與電磁通電導(dǎo)體的磁感線第3章磁與電磁3．1．2磁場中的基本物理量1．磁感應(yīng)強度B

磁感應(yīng)強度B是表征磁場中某點的磁場強弱和方向的物理量。磁通量Φ的單位為韋伯(Wb)，工程上有時用麥克斯韋(Mx)。1Wb＝10Mx。2．磁通量Φ

磁感應(yīng)強度B與垂直于磁場方向的面積A的乘積，稱為通過該面積的磁φ。即或第3章磁與電磁3．磁導(dǎo)率μ

磁導(dǎo)率是一個用來表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量,也就是用來衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。真空中的磁導(dǎo)率

μ0＝4π×10-7H/m其他任一媒質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值稱為相對磁導(dǎo)率，用μr表示，即或4．磁場強度H在磁場中，各點磁場強度的大小只與電流的大小和導(dǎo)體的形狀有關(guān)，而與媒質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。H的方向與B相同，在數(shù)值上第3章磁與電磁案例3．2電能的產(chǎn)生第3章磁與電磁1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象

只要與導(dǎo)線或線圈交鏈的磁通發(fā)生變化（包括方向、大小的變化），就會在導(dǎo)線或線圈中感應(yīng)電動勢，當(dāng)感應(yīng)電動勢與外電路相接，形成閉合回路時，回路中就有電流通過。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。第3章磁與電磁電磁感應(yīng)實驗第3章磁與電磁2．感應(yīng)電動勢如果導(dǎo)線在磁場中，做切割磁感線運動時，就會在導(dǎo)線中感應(yīng)電動勢。其大小為

當(dāng)導(dǎo)線運動方向與與導(dǎo)線本身垂直，而與磁感線方向成角時，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為：感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則判定：伸開右手，讓拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，拇指指向?qū)w的運動方向，四指所指的就是感應(yīng)電動勢的方向。如下圖所示。

第3章磁與電磁感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流方向的判斷（右手定則）第3章磁與電磁第3章磁與電磁當(dāng)與線圈交鏈的磁場發(fā)生變化時，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的大小與線圈交鏈的磁通變化率成正比。感應(yīng)電動勢的大小為如果線圈有N匝，而且磁通全部穿過N匝線圈，則與線圈相交鏈的總磁通為，稱為磁鏈，用“”表示，單位還是。則線圈的感應(yīng)電動勢為

3．感應(yīng)電流

當(dāng)導(dǎo)體在磁場中切割磁感線運動時，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果導(dǎo)體與外電路形成閉合回路，就會在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向可用右手定則來判定：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。第3章磁與電磁例3．1在圖3．7中，設(shè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0．1T，切割磁感線的導(dǎo)線長度為40cm，向右勻速運動的速度為5m/s，整個線框的電阻為0．5，求：（1）感應(yīng)電動勢的大小（2）感應(yīng)電流的大小和方向解：（1）線圈中的感應(yīng)電動勢為（2）線圈中的感應(yīng)電流為利用楞次定律或右手定則，可以確定出線圈中感應(yīng)電流的方向是沿abcd方向。第3章磁與電磁例3．2在一個的勻強磁場里，放一個面積為的線圈，其匝數(shù)為500匝。在0.1s內(nèi)，把線圈從平行于磁感線的方向轉(zhuǎn)過，變成與磁感線方向垂直。求感應(yīng)電動勢的平均值。解：在時間0.1s里，線圈轉(zhuǎn)過，穿過它的磁通是從0變成：在這段時間內(nèi)，磁通量的平均變化率：根據(jù)電磁感應(yīng)定律：第3章磁與電磁例3．3如果將一個線圈按圖所示，放置在磁鐵中，讓其在磁場中作切割磁力線運動，試判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向。并分析由此可以得出什么結(jié)論？解：根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電動勢的方向，若將線圈中的感應(yīng)電動勢從線圈兩端引出，我們便獲得了一個交變的電壓，這就是發(fā)電機的原理。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可以寫出自感電動勢的表達(dá)式為將代入，得即第3章磁與電磁3．3自感與互感3．3．1自感1．自感現(xiàn)象與自感電動勢由于流過線圈本身電流變化引起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為自感現(xiàn)象。這個感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢。

當(dāng)電流流過回路時，在回路內(nèi)要產(chǎn)生磁通，此磁通稱為自感磁通，用符號表示。當(dāng)電流流過匝數(shù)為N的線圈時，線圈的每一匝都有自感磁通穿過，如果穿過線圈每一匝的磁通都一樣，那么，這個線圈的自感磁鏈為線圈的自感磁鏈與電流的比值叫做線圈（或回路）的自感系數(shù)（或叫自感量），簡稱電感，用符號L表示，即第3章磁與電磁2．自感現(xiàn)象的應(yīng)用與危害應(yīng)用：日光燈的鎮(zhèn)流器危害：當(dāng)電路被切斷的瞬間，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，會燒壞開關(guān)，危及工作人員的安全。鎮(zhèn)流器燈管啟輝器第3章磁與電磁合上開關(guān)2．自感現(xiàn)象的應(yīng)用與危害應(yīng)用：日光燈的鎮(zhèn)流器危害：當(dāng)電路被切斷的瞬間，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，會燒壞開關(guān)，危及工作人員的安全。鎮(zhèn)流器燈管啟輝器第3章磁與電磁案例3．3：變壓器是利用互感現(xiàn)象制成的一種電氣設(shè)備,如穩(wěn)壓電源。3．3．2互感1．互感現(xiàn)象由于一個線圈流過電流所產(chǎn)生的磁通，穿過另一個線圈的現(xiàn)象，叫磁耦合。由于此線圈電流變化引起另一線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象,稱為互感現(xiàn)象。產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫互感電動勢。第3章磁與電磁工程上常用耦合系數(shù)表示兩個線圈磁耦合的緊密程度，耦合系數(shù)定義為顯然，。當(dāng)k近似為1時，為強耦合，當(dāng)k接近于零時，為弱耦合，當(dāng)k＝1時，稱兩個線圈為全耦合，此時自感磁通全部為互感磁通。2．互感系數(shù)在兩個有磁耦合的線圈中，互感磁鏈與產(chǎn)生此磁鏈的電流比值，叫做這兩個線圈的互感系數(shù)（或互感量），簡稱互感，用符號M表示，即第3章磁與電磁3．互感電動勢如圖，當(dāng)線圈Ⅰ中的電流變化時，在線圈Ⅱ中產(chǎn)生變化的互感磁鏈Ψ21，而Ψ21的變化將在線圈Ⅱ中產(chǎn)生互感電動勢eM2。如果選擇電流i1與Ψ21的參考方向以及eM2與Ψ21的參考方向都符合右手螺旋定則時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，得當(dāng)線圈Ⅱ中的電流i2變化時，在線圈Ⅰ中也會產(chǎn)生互感電動勢eM1,當(dāng)i2與Ψ12以及Ψ12與eM1的參考方向均符合右手螺旋定則，則有線圈中的互感電動勢第3章磁與電磁案例3．4變壓器同名端對變壓器串并聯(lián)使用的要要性。3．4同名端的意義及其測定變壓器繞組的正確連接變壓器繞組的錯誤連接第3章磁與電磁解：根據(jù)同名端的定義，圖中從左邊線圈的端點“2”通入電流，由右手螺旋定則判定磁通方向指向左邊；右邊兩個線圈中通過的電流要產(chǎn)生相同方向的磁通，則電流必須從端點“4”、端點“5”流入，因此判定2、4、5為同名端，1、3、6也為同名端。同理1、4為同名端，2、3也為同名端。1．互感線圈的同名端當(dāng)兩個線圈通入電流，所產(chǎn)生的磁通方向相同時，兩個線圈的電流流入端稱為同名端（又稱同極性端），反之為異名端。用符號“·”標(biāo)記。例3．4電路如圖所示，試判斷同名端。第3章磁與電磁直流判別法：如圖所示，兩個耦合線圈的繞向未知，當(dāng)開關(guān)S合上的瞬間，電流從1端流入，此時若電壓表指針正偏轉(zhuǎn)，說明3端電壓為正極性，因此1、3端為同名端；若電壓表指針反偏，說明4端電壓正極性，則1，4端為同名端。交流判別法：如圖所示，將兩個線圈各取一個接線端聯(lián)接在一起，如圖中的2和4。并在一個線圈上（圖中為線圈）加一個較低的交流電壓,再用交流電壓表分別測量、、各值，如果測量結(jié)果為,則說明繞組為反極性串聯(lián)，故1和3為同名端。如果,則1和4為同名端。直流法判定繞組同名端2．同名端的實驗測定

同名端測試交流法判定繞組同名端第3章磁與電磁第3章磁與電磁（1）順向串聯(lián)：將兩個線圈的異名端相連接等效電感為3．具有互感的線圈串聯(lián)（2）反向串聯(lián)：將兩個線圈的同名端相連接。等效電感為第3章磁與電磁本章小結(jié)1．通電導(dǎo)體周圍存在著磁場。通電導(dǎo)體周圍的磁場方向與電流方向之間的關(guān)系可用安培定則（也叫右手螺旋定則）來判定。2．磁感應(yīng)強度、磁通