第4讲电与磁的深入探讨

磁现象

磁性：磁铁能够吸引铁、钴、镍等物质，这种特性被称为磁性。磁体：具有磁性的物质被称为磁体。磁极：磁体上磁性最强的部分，每个磁体都有两个不可分割的磁极。

两个磁极：南极（S）和北极（N），分别指南和指北。磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。磁化：使原本无磁性的物体获得磁性的过程。磁场

概念：在磁体周围存在一种特殊的物质——磁场，它虽然看不见摸不着，却能使磁针偏转。基本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力作用。磁场方向：在磁场中任意一点，小磁针静止时N极所指的方向即为该点的磁场方向，且磁场中每一点的磁场方向都是唯一的。磁感线：为了形象描述磁场，物理学中引入了磁感线这一概念。这些曲线能够反映出磁场的分布情况，其方向即为磁场方向，且特点包括外部从N极出发到S极，内部从S极出发到N极；具有方向性；分布疏密反映磁场强弱；立体分布且闭合；以及是假想出来的并不真实存在。地磁场：地球周围存在着一种磁场，其N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。这种磁场与地面的倾斜角度被称为磁偏角，最早由我国宋代的沈括发现。

电生磁

电流的磁效应：在年，丹麦科学家奥斯特首次发现了电与磁之间的联系，即通电导体周围存在磁场。(3)通过甲、丙两组实验，我们可以得出结论：通电导体的磁场方向与电流的流向密切相关。(4)电流磁效应的对应图示

(5)进一步探索：磁场与电流的相互作用通过深入探索，我们发现磁场与电流之间存在着密切的相互作用。这种相互作用不仅在物理学领域有着广泛的应用，也在其他学科领域中发挥着重要的作用。例如，在电机工程中，我们需要了解磁场与电流的相互关系来设计高效的电机；在医学领域，磁场与电流的相互作用也被应用于磁共振成像等重要技术中。因此，对磁场与电流相互作用的深入研究，不仅有助于我们更好地理解物理现象，也能为其他学科领域的发展提供有力的支持。

通电螺线管()通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似。(2)通电螺线管的磁极方向会随着电流方向的改变而变化。

安培定则若用右手握住螺线管，并使四指弯曲指向螺线管中电流流动的方向，那么大拇指所指的那端便是螺线管的北极。

电磁铁

定义：电磁铁实质上是一个螺线管，其内部插入了铁芯。

磁性判断：电磁铁的磁性强弱可以通过其吸引大头针的数量来衡量，数量越多，磁性越强。

影响因素：电磁铁的磁性受到多个因素的影响，包括电流大小、是否存在铁芯以及线圈的匝数。具体来说，当电磁铁的线圈匝数保持不变时，电流越大，其磁性越强；同时，有铁芯的电磁铁相较于无铁芯的，磁性更为显著。此外，通过电磁铁的电流相同时，线圈匝数越多，其磁性也越强。

优点：电磁铁具有显著的优点，包括其磁性可由电流的有无来控制，磁性强弱可由电流大小和线圈匝数来调节，以及磁性方向可由电流方向来改变。

应用广泛：电磁铁在许多领域都有应用，如电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。此外，电磁继电器和扬声器也采用了电磁铁的技术。()结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片及触点（包括静触点和动触点）等关键部件组成。(2)工作原理：当较低电压施加于接线柱D、E之间，线圈中产生较小电流，此时电磁铁将衔铁吸引，使得B、C接线柱上的触点得以闭合，从而允许较大电流通过B、C，驱动相关机器工作。(3)功能解析：电磁继电器实质上是一种利用电磁铁来控制工作电路通断的开关设备。(4)优势所在：采用电磁继电器控制电路，可实现低电压对高电压的控制，同时支持远距离操作和自动化控制。

接下来探讨电动机的原理：

磁场对通电导体的作用力()通电导体在磁场中会受到力的推动。(2)这种力的方向与电流流动的方向以及磁感线的方向密切相关。电动机()结构组成：电动机主要包括转子（线圈）、定子（磁体），以及电刷和换向器。电刷的作用在于与半环接触，从而构成电源与线圈之间的闭合电路。而换向器则负责在线圈转过平衡位置时改变其中的电流方向。(2)工作原理：电动机基于通电线圈在磁场中受力的原理而工作。受力的大小与电流强度、磁场的强弱以及线圈的匝数密切相关：电流越大、磁场越强或线圈匝数越多，受力就越大。(3)应用领域：电动机广泛应用于各种设备中，如直接驱动的电动机常用于电动玩具、录音机等小型电器，而交流电动机则常见于电风扇、洗衣机等家用电器中。(4)电动机原理图（包含电源）：

磁生电

电磁感应现象

()电磁感应现象是由英国物理学家法拉第首次揭示的。(2)电磁感应：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，该导体将产生电流。这种电流被称为感应电流。(3)感应电流的方向与导体的运动方向以及磁场的方向密切相关。(4)电磁感应原理图：发电机

原理：发电机基于电磁感应原理进行工作，它是一种将机械能高效转化为电能的机器。

发电机原理图（无电源显示）：直流电与交流电()直流电：电流方向始终保持一致的被称为直流电。(2)交流电：电流方向会周期性变化的被称为交流电。(3)感应电流的产生与磁场强度、切割磁感线的速度以及线圈匝数（即导体的长度）密切相关。(4)周期（T）：交流电完成一个周期所需的时间。(5)频率（f）：每秒内交流电所经历的周期性变化次数。

在我国，交流电的周期为02秒，频率为50Hz，这意味着每秒内电流方向会改变00次。

发电机与电动机的异同

接下来，我们将探讨发电机与电动机之间的联系和区别。