2、在导体内部，感应电动势的方向是由负 极指向正极。
3、感应电流的方向与感应电动势的方向相 同。
4、如果直导体不形成闭合回路时，导体中 只产生感应电动势，而无感应电流。
•（2）感应电动势的大小 当导体、导体运动方向和磁感线方向三者
互相垂直时，导体中的感应电动势为：
e = Blv 如果导体运动方向与磁感线方向有一夹 角α，则导体中的感应电动势为
二、感应电动势
1.直导体中的感应电动势
（1）感应电动势的方向
做切割磁感线运动的导体产生的感应电动势的方向可由右手定则来确定：伸出 右手，伸直四指，并使拇指与四指垂直；让磁感线垂直穿过掌心，使拇指指向 导体运动方向，四指所指的方向就是感应电动势的方向（或感应电流的方向）， 如下图所示。
•注意：
1、判断感应电动势方向时，要把导体看成 是一个电源。
这时线圈所产生的转矩最大。当线圈平面与
磁感线垂直时，电磁转矩为零，但线圈靠惯
性仍继续转动。通过换向器的作用，与电源 负极相连的电刷A始终与转到N极一侧的导线 相连，电流方向恒为由A流出线圈；与电源 正极相连的电刷B始终与转到S极一侧的导线 相连，电流方向恒为由B流入线圈。因此， 线圈始终能按顺时针方向连续旋转。
•（2）感应电动势的大小
在上图试验中，磁铁插入或拔出的速度越快，指针偏转角度越大，反 之越小。而磁铁插入或拔出的速度，反应的是线圈中磁通量变化的速度。
即线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变 化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。
•用∆Φ表示时间间隔∆t内一个单匝线圈中的磁
通的变 大化小量为，则一个单匝t线圈产生的感应电动势
如果线圈是N匝，则感应电动势的大小为：
？
•三、自感 1、自感现象
合上开关，HL2比HL1亮的慢
断开开关，灯泡闪亮一下才熄灭
当线圈中的电流发生变化时，线圈中就会 产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中
自感——这种由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感
应现象称为自感现象，简称自感。
自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它是由于回路自身电流变
转子、高压线圈的铁心等
很易磁化 锰镁铁氧体，锂锰铁氧体等，适合制作磁带、适合制作
很难退磁
磁带、计算机的磁盘。
&2-2 磁场的电流的作用
• 学习目标 1.会应用左手定则判断通电导体在磁场中所受
磁力的方向。 2.理解直流发动机的工作原理。 3、了解霍尔元件的特性及其在汽车电路中的
应用。
• 一、磁场对电流的作用
既然磁场是由电流产生的，那么磁场必定
会对电流产生力的作用，这一作用力称为电
磁力
通电直导体在磁场
内的受力方向可用左手定
则来判断。平伸左手，使
大拇指与其余四个手指垂
直，并且都跟手掌在同一
个平面内，让磁感线垂直
穿入掌心，并使四指指向
电流的方向，则大拇指所
指的方向就是通电导体所
受电磁力的方向。
一个垂直于磁场的通电直导线在磁场中受 到的磁场力F的大小由下式决定
磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能
的物理量，用μ表示，其单位为H/m。由实验 测得真空中的磁导率μ 0=4π×10-7H/m，为一
常数。
自然界大多数物质对磁场的影响甚微，只 有少数物质对磁场有明显的影响。为了比较媒 介质对磁场的影响，把任一物质的磁导率与真
空示的 ，磁即导：率的比值称r 作相0对磁导率，用 μr 表
• 磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的 磁场的方向。
磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强 度的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上， 磁感线越密的地方，磁感应强度越大，磁场越 强。
磁场越强，磁感应强度越大；磁场越弱， 则磁感应强度越小。普通永磁体磁极附近的磁 感应强度一般在0.4-0.7T，电动机和变压器铁 芯中心的磁感应强度为0.8-1.4T，地面附近地
化而引起的。 当流过线圈的电流发生变化时，导致穿过线圈的磁通量也随之变化，
从而产生了自感电动势。
•2、自感电动势的方向
自感电动势的方向可结合楞次定律和右手螺旋定则来确定
。 当原来的电流增大时，自感电动势与产生电流的电流电动势方向相反； 当原来的电流减小时，自感电动势与产生电流的电源电动势方向相同。
自感系数
•三、磁感应强度
磁场的强弱用磁感应强度（B）表示。它 的大小是这样定义的：让1m长的导线垂直于磁 场方向放入磁场，并通以1A的电流是，如果受 到的磁场力为1N，则导线所处的磁场的磁感应 强度为1特斯拉（T).
磁感应强度——在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与
F 电流I和导线长度l的乘积Il的比值，用B表示，单位为特斯拉，简称特（T）。 B Il
相对磁导率只是一个比值。它表明在其他
根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：
（1）顺磁物质
相对磁导率稍大于1。如空气、铝、铬、 铂等。
（2）反磁物质
相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。
（3）铁磁物质
相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数 万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅 钢、坡莫合金、铁氧体等。
两个磁极互不接触，却存在相互作用力，这是为什么呢？原来在磁体周围 的空间中存在着一种特殊的物质——磁场。
磁铁并不是磁场的唯一来源。如下图：当把一根水平放置的通电导线平行 地移近一磁针上方时，磁针立即发生偏转。上述现象说明，电流周围存 在着磁场。
• 二、磁感线
在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，然后把一块蹄型磁体放在玻璃板下面。 轻敲玻璃板，铁屑转动静止后，便有序地排列起来。观察铁屑的分布情 况，可以看出，在磁极附近，铁屑最为密集，表明磁场最强。再在玻璃 板上不同位置放一些小磁针，根据铁屑的分布和磁场中各点的小磁针N 极的指向，人们可以画出曲线来描述磁场。这样的曲线成为磁感线。在 这些曲线上，每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点 的磁针N极所指的方向。磁感线的方向：在磁体外部由N极指向S极，在 磁体内部由S极指向N极。
信息工程系 韩善海
第二章 磁场与电磁感应
目录
•2-1 磁场
1. 磁场； 2. 磁感线； 3. 磁感应强度； 4. 磁通； 5. 磁导率；
•2-2 磁场对电流的作用
1.磁场对电流的作用； 2.直流电动机的工作原理；
•2-3电磁感应
1.电磁感应现象； 2.感应电动势； 3.自感； 4.涡流； 5.互感；
F = BIl
式中 B-------磁感应强度，T； I--------电流，A； L---------导线长度，m.
如果通电导线与磁场不垂直，则磁场对电 流的作用力比垂直时要小；如果两者平行，则 作用力为零。
如果电流方向与磁场方向不垂直，而是有 一个夹角α，这时通电导线的有效长度为lsinα。 电磁力的计算式变为
自感电流产生的磁通称为自感磁通。 一个线圈中通过单位电流所产生的自感 磁通称为自感系数（简称电感），用L表示， 即
L的单位是亨利，用H表示。常采用较小 的单位有毫亨(mH)和微亨（μH）。
线圈的电感是由线圈本身的特性决定的
3、自感电动势的大小
自感电动势 L 的计算式为
L
t
L
i t
式中 L----自感系数，与线圈匝数、形状、大小及周围磁介 质的磁导率有关，其单位为亨利，H；
•根据不同的特点，可把铁磁材料分为三类：
名称
特点
典型材料及用途
硬磁材料 软磁材料 矩磁材料
不易磁化 碳钢、钴钢等，适合制作永久磁铁、扬声器的磁钢，在
不易退磁
各种电磁式仪表中有较多应用
容易磁化 容易退磁
硅钢、电解铁、铁镍合金等，适合制作电动机、变压器、 继电器等设备中的铁心，如汽车的发电机定子、启动机
• 在上图所示实验中，当用一块条形磁铁快速插入线圈时，会观察到检流计指 针向一个方向偏转；如果条形磁铁在线圈内静止不动，检流计指针不偏转； 再将条形磁铁由线圈中迅速拔出时，又会观察到检流计指针向另一个方向偏 转。
• 上述两实验说明：当导体做切割磁感线运动或者线圈中的磁通发生变 化时，在导体或线圈中都会产生感应电动势。若导体或线圈构成闭合 回路，则导体或线圈中将有电流流过。
面积一定时，如果通过该面积的磁感线越 多，则磁通越大，磁场越强。这一概念在电气 工程上有极其重要的意义，如变压器、电动机、
从φ=BS，可得
这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁 通，所以磁感应强度又称磁通密度，并且用 Wb/m2作单位。
•五、磁导率 如果用一个插有铁棒的通电线圈去吸引铁
屑，然后把通电线圈中的铁棒换成铜棒再去吸 引铁屑，便会发现在两种情况下吸力大小不同， 前者比后者大得多。这表明不同的媒介质对磁 场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性 能有关。
------在∆t时间里，穿过回路磁通量的变化量；
∆i-------在∆t时间时，回路中电流的变化量。
•4、涡流
在有铁心的线圈中通入交流电时，就有交 变的磁场闯过铁心，这时会在铁心内部产生自 感电动势并形成电流，由于这种电流形如旋涡 ，故称“涡流”。
• 四、磁通 为了定量地描述磁场在某一范围内的分布
及变化情况，引入磁通这一物理量。 磁通——设在磁感应强度为B的均匀磁场
中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为 S，我们把B与S的乘积定义为穿过这个面积 的磁通量，简称磁通，用Φ表示。
Φ = BS
如果磁场不与所讨论的平面垂直，则应以
这个平面在垂直于磁场B的方向的投影面积S’ 与B的乘积来表示磁通。
&2-3 电磁感应
• 学习目标
1.理解感应电动势的概念，会应用右手定则确定感应电动势的方向。 2.了解楞次定律、法拉第电磁感应定律。 3.理解发电机的工作原理。 4.了解自感和互感的应用，会判断互感线圈的同名端。 5.了解涡流的利与害。