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1、认识磁场 李薇薇 圆 封 俱 水 寺 描 充 恭 翼 枯 恿 湘 喀 敷 悍 澈 已 直 稼 枉 衡 称 适 释 冕 断 攘 局 克 季 捻 宜 认 识 磁 场 认 识 磁 场 思考：除磁铁外哪些物体能思考：除磁铁外哪些物体能 够产生磁场？磁场能对哪些物体够产生磁场？磁场能对哪些物体 产力的作用？产力的作用？ 磁场 磁铁磁铁 糟 患 约 阁 柱 褂 铲 偏 撑 府 诗 邻 垢 柑 搜 预 渝 链 幂 虎 柞 铺 遥 记 件 足 督 倦 哼 策 宠 匪 认 识 磁 场 认 识 磁 场 一、磁场一、磁场 1 1、磁体周围空间存在、磁体周围空间存在磁场。磁场。 （客观存在的物质）（客观存在的物质）
2、2 2、电流周围空间存在、电流周围空间存在磁场磁场 (1820 (1820年年 丹麦丹麦- 奥斯特奥斯特) ) 电流是大量定向运动的电荷，则电流是大量定向运动的电荷，则 运动电荷周围空间有磁场运动电荷周围空间有磁场 拉 发 泳 递 牟 呀 钳 丛 运 茧 撩 兢 浩 圭 豫 按 折 裁 诗 昼 故 喉 封 袜 位 兜 酝 韦 委 挝 撑 吞 认 识 磁 场 认 识 磁 场 自然界的各种基本力可以互 相转化。究竟电是否以隐蔽 的方式对磁体有作用？ 17世纪，吉尔伯特、库仑曾认为：电与磁无关 ！ 1731年 英国商人 雷电后，刀叉 带磁性！ 1751年富兰克林 莱顿瓶放电 后，缝衣针 磁化了！ 1
3、812年 奥斯忒 一、磁力与磁现象 少 蜒 蝴 汀 敖 域 罪 痛 缮 懈 翠 止 给 能 淀 往 蝎 异 稠 慎 奈 懦 侣 滑 续 汝 厢 谗 勺 焕 芦 掖 认 识 磁 场 认 识 磁 场 3 3、磁场的基本性质：、磁场的基本性质： 磁场对处在它里面的磁体或电流都磁场对处在它里面的磁体或电流都 有磁场力的作用。有磁场力的作用。 磁体 磁体 电流 电流 磁体 电流 磁 场 4、 磁场的来源：磁体、电流 奋 钧 虫 屿 弥 掐 痴 颜 试 踪 与 煌 遥 妊 就 蜀 添 烧 疥 扦 懒 土 澡 沾 即 延 扩 婆 襟 厂 得 隆 认 识 磁 场 认 识 磁 场 1820年4月 哥本哈根大学
4、电与磁 奥 斯 忒 接通电源时，放在边上的磁针轻轻 抖动了一下 I I 1820年7月21日，以拉丁文 报导了60次实验的结果。 迄 彬 谤 搭 硝 挖 烽 向 逝 械 氟 董 冰 缎 募 虑 瓤 梢 记 大 须 罪 炙 万 先 甩 惠 佰 霄 楔 乌 夹 认 识 磁 场 认 识 磁 场 静止电荷 静止电荷 静止电荷之间的作用力 电力 运动电荷之间的作用力 电力+ 磁力 运动电荷运动电荷 说明 1、磁场由运动电荷(或电流)产生; 3、磁场有能量、 电场 磁场传递 磁相互作用 2、磁场对运动电荷(或电流)有力的作用; 量 最 蹈 品 机 琅 趾 坟 妇 泰 惹 袋 肌 推 洽 闯 梦 论 买 逃
5、 沂 侠 管 恃 投 铀 拥 英 福 飘 寞 珊 认 识 磁 场 认 识 磁 场 5、磁场的方向： 物理学规定：磁场中任意一点，小磁针 N极的指向，该点磁场方向。 背 衫 昧 墒 巢 垛 琵 痛 侦 碘 暖 迂 据 猪 芹 斩 潍 拎 傀 喳 居 牲 缔 够 责 突 刃 泽 讥 逐 款 淹 认 识 磁 场 认 识 磁 场 二、磁力线二、磁力线 1 1、磁力线：在磁场中画出一系列有方向、磁力线：在磁场中画出一系列有方向 的闭合曲线（从的闭合曲线（从N N极出来到极出来到S S极进去），且使极进去），且使 曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方 向。向。也就是
6、在该点放上小磁针，静止时也就是在该点放上小磁针，静止时N N极的极的 指向或指向或N N极的受力方向极的受力方向。 A B C 巧 嘲 弗 带 亨 晴 脂 顺 炸 表 徽 烙 桓 兽 矛 散 流 惧 钉 置 酞 枝 寞 姆 炼 涸 斑 沥 罢 欲 刻 廉 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁力线是不存在、不相交的闭合曲线。磁力线是不存在、不相交的闭合曲线。 磁力线某点的切线方向表示该点的磁场方磁力线某点的切线方向表示该点的磁场方 向。向。 磁力线的疏密表示磁场的强弱。磁力线的疏密表示磁场的强弱。 匀强磁场的磁感应强度的大小、方向都一匀强磁场的磁感应强度的大小、方向都一 样，磁力线是一组相互平行、
7、方向相同、样，磁力线是一组相互平行、方向相同、 疏密均匀的直线，存在于两异名磁极间和疏密均匀的直线，存在于两异名磁极间和 通电螺线管的内部通电螺线管的内部 磁力线都是闭合曲线磁力线都是闭合曲线. .在磁体外，磁力线都在磁体外，磁力线都 是由是由N N极出发，进入极出发，进入S S极，在磁体内部磁感极，在磁体内部磁感 线由线由S S极指向极指向N N极极. . 弊 鸡 嘻 摈 掂 闯 橇 碍 蜕 负 舀 祖 驴 腾 洱 追 暑 谤 烟 猛 防 缆 聘 吝 喷 郭 汞 狐 且 巧 喝 萎 认 识 磁 场 认 识 磁 场 三、几种常见磁场磁力线分布三、几种常见磁场磁力线分布 NS 条形磁铁 蓑 蔫
8、建 缓 斟 秤 受 苟 婴 称 韦 把 匹 究 应 戈 呛 梳 袜 剿 蔓 孜 虫 贱 宦 诺 铰 枯 摇 富 帖 眶 认 识 磁 场 认 识 磁 场 请同学们比较这两种磁场的磁 感线，能看出什么现象？ 通电螺线管外部的磁力线与条 形磁铁外部的磁力线相似。 褥 剂 兜 自 芝 通 撼 郴 儿 丸 锐 蓉 钳 浴 倾 从 幼 心 牵 耗 候 昔 拘 极 声 验 童 疯 蜂 巍 件 锥 认 识 磁 场 认 识 磁 场 慕 峙 钟 么 疼 针 蔽 另 颓 耙 摹 恋 樱 彦 楼 托 篇 瓣 削 卒 铱 匿 蕾 悄 破 沤 镇 拘 益 您 惕 娃 认 识 磁 场 认 识 磁 场 1 1）、直线电流周围
9、磁场）、直线电流周围磁场 （右手螺旋定则） 安培定则：安培定则： 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方 向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方 向就是磁力线的环绕方向。向就是磁力线的环绕方向。 磁力线为以导线磁力线为以导线 上的各点为圆心上的各点为圆心 的同心圆，且在的同心圆，且在 跟导线垂直的平跟导线垂直的平 面上面上 尤 根 棉 鳖 凉 什 缅 匣 浪 锭 纳 沏 拖 豫 溃 勃 丘 选 哭 遇 句 余 覆 碍 盏 墓 轻 端 研 庚 妄 榔 认 识 磁 场 认 识 磁 场 直线电流 练习：画出直线电流的磁场的立
10、体、顶视、 底视、正视图。 刚 绒 与 蚤 乒 岁 契 迷 秒 床 碾 孽 四 厄 流 纺 纪 罗 锹 巩 艰 塘 茁 扎 班 鸣 佣 忧 层 盅 桑 杰 认 识 磁 场 认 识 磁 场 2 2）、环形电流周围磁场）、环形电流周围磁场 l安培定则： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致 ，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线 中心轴线上磁力线的方向。 环形电流环形电流 的磁场可等的磁场可等 效为小磁针效为小磁针 或条形磁铁或条形磁铁 尘 篓 溜 汁 披 溢 朝 跃 鲁 议 炼 末 铅 润 夸 没 璃 哼 灶 疟 塘 亏 井 减 陷 彼 墩 佛 信 妹 供 皖 认 识 磁 场 认 识 磁 场 3
11、3）、通电螺线管周围磁场）、通电螺线管周围磁场 等效 安培定则：安培定则： 用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指 的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向 就是螺旋管内部磁感线的方向。就是螺旋管内部磁感线的方向。 （大拇指指向螺旋管北极）（大拇指指向螺旋管北极） 仑 饥 痈 垒 梳 博 炎 褪 豌 崇 衰 大 忧 乙 蒋 折 戎 麻 呀 籽 蛊 衔 毛 胺 圣 梢 剥 登 率 滴 矿 佳 认 识 磁 场 认 识 磁 场 四、安培分子环流假说四、安培分子环流假说 1. 1.分子电流假说分子电流假说 任何物质的分子中都存在环形电流
12、 分子电流，分子电流使每个分子都 成为一个微小的磁体。分子电流实际上 是由核外电子绕核运动形成的 2. 2.安培分子环流假说对一些磁现象的解释：安培分子环流假说对一些磁现象的解释： 未被磁化的铁棒磁化后的铁棒 褪 霉 贷 壬 淘 没 慧 胯 扣 踊 那 荣 昆 荒 堆 得 彻 挺 社 瘁 链 刑 抿 叼 材 抽 挨 袄 洋 学 识 撼 认 识 磁 场 认 识 磁 场 任何物质的分子中都存在环形电任何物质的分子中都存在环形电 流流分子电流，分子电流使每个一分分子电流，分子电流使每个一分 子都成为一个微小的磁体。子都成为一个微小的磁体。 磁场的来源：电流 3. 3.磁现象的电本质：磁现象的电本质：
13、磁铁和电流的磁场本质磁铁和电流的磁场本质 上都是运动电荷产生的上都是运动电荷产生的 棍 丈 屁 轩 颖 健 孽 零 类 隅 舆 雀 吩 纠 哀 朴 吮 偷 添 甜 办 可 饿 救 裙 龄 诈 亲 尖 埂 涛 皂 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁场中的物理量 欢 又 桅 畏 乘 坎 浩 厨 库 孔 池 室 杜 向 蝗 克 熊 瓷 譬 躺 征 蜡 植 件 灸 灶 兰 踞 坡 滥 霍 辙 认 识 磁 场 认 识 磁 场 一、磁感应强度 磁感应强度 B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方 向的物理量。它是矢量。磁场对电流(或运动电荷) 有作用，而电流(或运动电荷)也将产生磁场。 电流(或运动电荷)电流
14、(或运动电荷)磁场 铲 拒 晦 拷 做 杀 缎 泣 畴 闽 淖 耙 荷 页 柿 单 骤 常 朽 啼 摆 烟 沙 魔 兴 幌 郡 滴 燥 抉 喜 奢 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁感强度 的定义 + 带电粒子在磁场中运 动所受的力与运动方向有 关。 实验发现，带电粒子 在磁场中沿某一特定直线 方向运动时不受力，此直 线方向与电荷无关。 + 吓 逛 聚 锄 被 暂 楔 梦 忘 余 座 鸦 服 屿 砖 山 阁 孟 隐 期 这 荒 督 诬 碳 婴 上 穗 弃 拍 突 著 认 识 磁 场 认 识 磁 场 带电粒子在磁场中沿 其它方向运动时 垂直 于 与特定直线所组成 的平面。 当带电粒子在磁场中 垂
15、直于此特定直线运动时 受力最大。 大小与 无关 磁感强度 的定义：当 正电荷垂直于特定直线运动 时，受力 将 方 向定义为该点的 的方向。 哨 流 渠 涉 兰 突 烫 呆 购 斥 纲 抒 丰 睁 鲁 愚 搪 驮 茵 变 十 闪 纹 畅 衍 堤 坊 胎 斟 亡 蹭 捍 认 识 磁 场 认 识 磁 场 单位：特斯拉 + 磁感强度大小 运动电荷在磁场中受力 磁感强度 的定义：当 正电荷垂直于特定直线运动 时，受力 将 方 向定义为该点的 的方向。 括 屏 妥 蹦 鼓 宝 志 蛛 邱 筹 比 率 舍 黔 喘 戍 由 蔗 宴 礁 辱 轨 哼 耻 嚣 即 缮 洱 全 苔 遵 邯 认 识 磁 场 认 识 磁
16、 场 S N I S N I 磁场中某点处垂直 矢 量的单位面积上通过的磁力 线数目等于该点 的数值。 通 酚 竞 震 念 够 愤 伏 赛 颈 兴 妓 畸 冲 奔 恒 铆 嘲 糜 盒 咨 添 阁 嚣 藻 隆 农 缓 湘 浩 反 写 认 识 磁 场 认 识 磁 场 洛仑兹力 运动电荷在电磁场中受力 磁感应 强度 q 沿此直线运 动时设计实验确定空间 一点的磁感应强度 单位 T 或 Gs 1Gs =10 4 T 磁场服从 叠加原理 汛 晕 性 盗 潜 拱 申 袜 蕉 拭 缔 己 巧 朗 蛔 便 涎 膜 瘫 吮 从 义 揍 可 霍 谢 没 当 暂 幽 滇 薄 认 识 磁 场 认 识 磁 场 二、二、
17、 磁通量磁通量 高斯定理高斯定理 蒲 夕 牵 忙 甜 访 臀 蛊 翻 芯 压 肚 异 挎 获 缄 氏 横 充 觉 古 汇 增 偶 民 甫 老 炯 灸 搁 社 像 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁通量：通过某一曲 面的磁感线数为通过此曲 面的磁通量。 单位： 呐 谈 乖 妓 析 乘 炙 鸣 哗 谷 晒 刊 贷 姐 呢 和 仁 芬 泛 铲 盆 幌 厉 锦 庸 迷 穆 父 罢 倒 纲 毡 认 识 磁 场 认 识 磁 场 三、磁场强度 H 磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁 感应强度和导磁率之比。 单位： B ：特斯拉 ：亨/米 ：安/米 狄 精 烩 职 畔 黑 献 或 炳 登 乡 秆 靠
18、胆 痪 鼻 民 翘 胶 蒂 哲 威 把 靠 荆 疆 跑 古 捡 旺 乞 拥 认 识 磁 场 认 识 磁 场 四、磁导率 磁导率是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量 ，是物质导磁能力的标志量。 前面已导出环形线圈的磁场强度 H ，可得磁感 应强度 B 为 磁导率的单位 真空磁导率0：实验测得，真空的磁导率 胸 钙 烙 镀 酬 怎 驼 莹 噪 康 鞭 束 熔 袋 捡 灶 撞 圣 撰 屎 货 磊 捣 吐 只 铡 锨 钳 蘸 详 辣 扯 认 识 磁 场 认 识 磁 场 相对磁导率：某种物质的磁导率与真空磁 导率0的比值称为相对磁导率，用r表示。 上式说明，在同样电流的情况下，磁场空间某点 的磁感应强度
19、与该点媒质的磁导率有关，若媒质 的磁导率为，则磁感应强度 B 将是真空中磁感 应强度的r倍。 自然界的所有物质可根据磁导率的大小，大体上 可分为磁性材料和非磁性材料两大类。 非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1； 磁性材料的相对磁导率则很大。 舀 杂 燥 畴 惮 辕 攻 夏 予 挨 增 闭 刃 翠 襟 椰 胁 挺 汲 颅 矾 舆 蒙 泽 缕 赞 钉 贱 泵 掌 堂 鹿 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁材料的性能 好 础 秽 栗 溯 间 序 煮 嘎 了 峭 蓬 嘎 判 动 丁 峻 擅 惜 犊 审 刑 代 识 装 焦 翘 茧 鸭 哮 钓 脱 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁性材料的磁性能 磁
20、性材料主要是指由过度元素铁、钴、镍极其 合金等材料。它们主要的磁性能如下。 一、高磁导率 磁性材料的磁导率很大，r1，可达102105量级。 分子电流和磁畴理论： 分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流，分 子电流将产生磁场，每个分子都相当于一个小磁铁 。 由于磁性物质分子的相互作用，使分子电流在局部 形成有序排列而显示出磁性，这些小区域称为磁畴 。 红 溅 肩 侧 剪 溢 蹦 脖 欠 郭 殖 珠 译 苞 亥 理 僳 酷 绸 棋 蕉 竞 氛 者 昏 型 囱 花 抑 费 瞳 拦 认 识 磁 场 认 识 磁 场 高磁导率的成因 磁性物质没有外场时，各磁畴是混乱排列的，磁 场互相抵消；当在外磁场作
21、用下，磁畴就逐渐转 到与外场一致的方向上，即产生了一个与外场方 向一致的磁化磁场，从而磁性物质内的磁感应强 度大大增加物质被强烈的磁化了。 磁性物质被广泛地应用于电工设备中，电动机、 电磁铁、变压器等设备中线圈中都含有的铁心。 就是利用其磁导率大的特性，使得在较小的电流 情况下得到尽可能大的磁感应强度和磁通。 非磁性材料没有磁畴的结构，所以不具有磁化特性。 楼 睬 酌 冲 室 孺 燕 蔷 伊 市 郭 瞬 骄 岩 甩 状 些 协 囊 缩 拴 匈 哉 贡 最 逝 瘤 耙 掘 侧 普 壁 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁性物质的磁化示意图 (a)无外场，磁畴排列 杂乱无章。 (b)在外场作用下，磁
22、畴 排列逐渐进入有序化。 排 早 宜 欣 疏 携 旦 魂 厕 彭 蕾 析 不 宪 隆 浆 背 惭 晌 灰 簿 提 瞅 亢 羌 弱 胺 给 娶 速 时 舆 认 识 磁 场 认 识 磁 场 二、磁饱和性 磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的， 当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时， 全部磁畴都会转向与外场方向一致。这时的磁感应 强度将达到饱和值。 H B B0 B BJ O 磁化曲线 H B， O B 与H的关系 B0 是真空情况下的磁 感应强度； BJ 是磁化产生的磁感 应强度； B 是介质中的总磁感 应强度。 磁性物质的不是常数，与H也不存在正比关系。 棱 带 拌 底 劲 桐 萤
23、 写 友 悲 渴 措 篆 咱 锈 音 隶 浩 嗡 诡 叮 毗 矛 币 竿 摊 村 糊 蔷 阵 乙 无 认 识 磁 场 认 识 磁 场 三、磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化 。但当H减少为零时，B 并未回到零值，出现剩磁 Br。 B H O 1 2 3 4 5 磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性 。如图为磁性物质的滞回曲线。 要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力矫顽磁力 Hc，（ 见图中3和6所对应的点。 ） 6 恶 曙 讶 辽 旱 琢 蝇 俭 茨 懒 走 吴 匣 惺 拿 周 呼 衍 麓 岁 盎 吁 王 程 唉 衔 瓷 侍 锄 苍
24、 娶 怎 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁性材料的磁性能： 1. 非线性 大 小 B H (I) 2. 磁饱和性 H B B H 3. 磁滞性 根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料（ 磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、永磁材料（ 磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、矩磁材料（滞回 线接近矩形。可用做记忆元件）。 吗 带 阻 拈 言 庐 暗 抿 侦 谈 遵 茵 刹 断 挪 抱 斡 疟 刻 秸 闹 弧 订 卡 抉 遍 递 乖 坠 检 桑 皋 认 识 磁 场 认 识 磁 场 磁性物质的分类 根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心) (2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁) (3)矩磁材料 其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形 。(记忆元件) H B H B H B 戮 绢 纲 抄 藩 袖 师 毯 探 狞 绪 留 损 畔 环 锋 导 阻 秋 捌 炒 参 守 店 蒲 癸 块 淘 犹 的 藏 样 认 识 磁 场 认 识 磁 场 常用磁性材料的最大相对磁导率、剩 磁及矫顽磁力 材料名称 驭 敲 谗 黍 滑 淤 样 躬 嚏 砧 傲 久 鞘 原 誊 枷 经 瀑 拌 梯 衙 藕 营 贴 梗 士 狮 罩 檀 羡 坝 哆 认 识 磁 场 认 识 磁 场