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磁场与电场
更新时间:2011-1-29 14:29:34 作者:admin 来源:长春创元测试设备有限公司 浏览:19497 次  关闭
一、磁场及其基本物理量
    电和磁是一对孪生兄弟,变化的电流可以产生磁场,变化的磁场也可以产生电流,二者是分不开的。自从电磁感应现象及其规律发现以来,人类对自然的认识和利用进入了新的阶段,电能的使用极大地改变了人类的生活。
 
二、电磁学上的几位先驱:
    奥斯特,全名汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted,1777年8月14日-1851年3月9日),丹麦物理学家、化学家。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应。同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域──电磁学。
    楞次在物理学上的主要成就是发现了电磁感应的楞次定律和电热效应的焦耳-楞次定律.
    法拉第于1791年出生在英国伦敦附近的一个小村里,父亲是铁匠,自幼家境贫寒,无钱上学读书。13岁时到一家书店里当报童,次年转为装订学徒工。在学徒工期间,法拉第除工作外,利用书店的条件,在业余时间贪婪地阅读了许多科学著作,例如《化学对话》、《大英百科全书》的《电学》条目等,这些著作开拓了他的视野,激发了他对科学的浓厚兴趣。
    1812年,学徒期满,法拉第打算专门从事科学研究。次年,经著名化学家戴维推荐,法拉第到皇家研究院实验室当助理研究员。这年底,作为助手和仆人,他随戴维到欧洲大陆考察漫游,结识了不少知名科学家,如安培、伏特等,这进一步扩大了他的眼界。1815年春回到伦敦后,在戴维的支持和指导下做了好多化学方面的研究工作。1821年开始担任实验室主任,一直到1865年。1824年,被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为皇家学院教授。1851年,曾被一致推选为英国皇家学会会长,但被他坚决推辞掉了。1867年8月25日,他坐在书房的椅子上安祥地离开了人世。遵照他的遗言,在他的墓碑上只刻了名字和生死年月。
    1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的论文《关于磁针上的电碰撞的实验》。该文给了他很大的启发,使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究(中间曾因研究合金和光学玻璃等而中断过),在1831年,他终于发现了电磁感应现象。
    1833年,法拉第发现了电解定律,1837年发现了电解质对电容的影响,引入了电容率概念。1845年发现了磁光效应,后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。
 

 
三、磁体及其性质
1、能够吸引铁、钴、镍等物质的物体称为磁体。
2、磁体分为天然磁体(吸铁石)和人造磁体(条形磁铁和蹄形磁体)。
3、任何磁体都具有两个磁极,而且无论把磁体怎样分割,总保持两个异性磁极,即N极和S极总是成对出现的。
4、同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
 
四、磁场与磁感线
    两个磁极互不接触,却存在相互作用力,就是通过磁场进行传递的。
    磁场——磁体周围的空间存在的一种特殊的物质。
    磁感线——为描述磁场的分布,在磁场中画出的一些有方向的曲线。(磁感线越密则说明磁场越强,反之则磁场越弱)。
    磁感线方向的规定:磁体外部由N极指向S极,在磁体内部由S极指向N极。磁感线是闭合曲线。
 
五、电流产生的磁场
    电流产生磁场的现象称为电流的磁效应
    电流产生的磁场的方向可用右手螺旋定则(安培定则)来判断。
1、直线电流产生的磁场
2、环形电流产生的磁场
 
六、磁场及基本物理量
 (1)磁感应强度
 (2)磁通
 (3)磁导率
 (4)磁感应强度
    磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,所受的磁场力F与电流I和导线长度L的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度B。即:磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。(B=F/IL,F=BIL)
    磁感应强度是一个矢量,它的方向即为该点的磁场方向。在国际单位制中,磁感应强度的单位是:特斯拉(T)。
    用磁感线可形象的描述磁感应强度B的大小,B较大的地方,磁场较强,磁感线较密;B较小的地方,磁场较弱,磁感线较稀;磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B的方向。
    匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。
2、磁通
    在磁感应强度为B 的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直,面积为S 的平面,则B与S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量Φ,简称磁通。
           Φ= BS
    磁通的国际单位是韦伯(Wb)。
    由磁通的定义式,可得B =Φ/S
    即:磁感应强度Φ可看作是通过单位面积的磁通,因此磁感应强度B也常叫做磁通密度,并Wb/m2作为单位。
3、磁导率
(1)磁导率μ在磁场中各点的磁感应强度B 的大小不仅与产生磁场的电流和导体有关,还与磁场内媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质有关。在磁场中放入磁介质时,介质的磁感应强度B将发生变化,磁介质对磁场的影响程度取决于它本身的导磁性能。
    物质导磁性能的强弱用磁导率μ 来表示。 μ的单位是:亨利/米(H/m)。不同的物质磁导率不同。在相同的条件下,μ值越大,磁感应强度B越大,磁场越强;μ值越小,磁感应强度B越小,磁场越弱。
    真空中的磁导率是一个常数,用μ0表示。
    μ0 =4π×10-7韦伯/(安培·米)
(2)相对磁导率μr
    以真空磁导率μ0为基准,将其他物质的磁导率μ 与μ0比较,其比值叫相对磁导率,用μr表示,即
                             μr = μ/ μ0
    根据相对磁导率μr的大小,可将物质分为三类:
4、磁场强度
     在各向同性的媒介质中,某点的磁感应强度B与磁导率  μ之比称为该点的磁场强度,记做H。即
           H=B/μ
     磁场强度H也是矢量,其方向与磁感应强度B同向,国际单位是:安培/米(A/m)。
     必须注意:磁场中各点的磁场强度H的大小只与产生磁场的电流I的大小和导体的形状有关,与磁介质的性质无关。
5、电场与磁场的关系     
     均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场周期性变化的电场产生周期性变化的的磁场,周期性变化的磁场产生周期性变化的的电场 。
     相同点:电场和磁场均为矢量场,即都具有大小和方向。
     不同点:电场为有源场,即散度不为零,磁场为无源场,散度为零。
     电场不存在闭合的电场线,即电场是无旋场。磁场总是存在闭合的磁场线,即磁场为有旋场。
 
磁体:能够吸引铁、钴、镍等物质的物体称为磁体
磁感线:为描述磁场的分布,在磁场中画出的一些有方向的曲线
电流产生的磁场:用右手螺旋定则去判断
磁感应强度:B=F/IL,F=BIL(导体和磁场垂直的时候),单位:T
磁通:Φ=BS,(磁场垂直于面的时候),单位:Wb
磁导率:衡量物质导磁性能的物理量。
相对磁导率:μr=μ/μ0
物质可分为三类,顺磁物质,反磁物质,铁磁物质。
磁场强度:H=B/μ
电场与磁场的关系:变化的电场产生磁场,变化的磁场也产生电场
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