初中物理磁場(chǎng)教學(xué)課件第一章磁現(xiàn)象與磁場(chǎng)基礎(chǔ)磁場(chǎng)是物理學(xué)中一個(gè)基本且重要的概念。在我們的日常生活中，從簡(jiǎn)單的冰箱貼到復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)，無(wú)數(shù)設(shè)備都依賴(lài)于磁場(chǎng)原理工作。磁場(chǎng)是指磁體周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)形態(tài)，它對(duì)磁性物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。在這一章中，我們將探討磁場(chǎng)的基本特性，了解什么是磁體，什么是磁極，以及磁場(chǎng)如何影響周?chē)奈镔|(zhì)。磁場(chǎng)雖然肉眼不可見(jiàn)，但其作用效果卻能被我們明顯感知到。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，你將能夠理解磁場(chǎng)的基本概念，掌握磁感線(xiàn)的表示方法，并認(rèn)識(shí)到磁場(chǎng)在現(xiàn)代科技中的重要地位。磁體的基本性質(zhì)磁體是能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)并吸引某些物質(zhì)（如鐵、鈷、鎳等）的物體。自然界中的磁鐵礦（氧化鐵）是最早被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的磁體。今天，我們來(lái)學(xué)習(xí)磁體的幾個(gè)基本性質(zhì)：兩極共存每個(gè)磁體都有兩個(gè)磁極：北極（N極）和南極（S極）。這兩個(gè)磁極總是成對(duì)出現(xiàn)，即使將一塊磁鐵切成兩半，每一半仍然具有N極和S極。磁極間作用異名磁極相吸，同名磁極相斥。也就是說(shuō)，N極和S極之間會(huì)相互吸引，而兩個(gè)N極或兩個(gè)S極之間則會(huì)相互排斥。不可分割性磁極不能單獨(dú)存在，永遠(yuǎn)成對(duì)出現(xiàn)。無(wú)論如何分割磁體，每個(gè)部分都仍然是一個(gè)完整的磁體，擁有自己的N極和S極。這一特性稱(chēng)為磁極的不可分割性。磁體的磁場(chǎng)什么是磁場(chǎng)？磁場(chǎng)是磁體周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)形態(tài)，是磁體影響周?chē)臻g的區(qū)域。雖然我們無(wú)法直接看到磁場(chǎng)，但可以通過(guò)其對(duì)物體的作用來(lái)感知它的存在。磁場(chǎng)的特點(diǎn)：磁場(chǎng)對(duì)磁極和電流有力的作用，這種作用可以遠(yuǎn)距離傳遞小磁針在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其N(xiāo)極指向磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)能使磁性物質(zhì)（如鐵、鈷、鎳）暫時(shí)或永久磁化磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著離磁體距離的增加而減弱磁感線(xiàn)的概念與特點(diǎn)磁感線(xiàn)的定義磁感線(xiàn)是表示磁場(chǎng)方向的有向曲線(xiàn)，在每一點(diǎn)上的切線(xiàn)方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁感線(xiàn)是物理學(xué)家為了形象地描述磁場(chǎng)而引入的一種數(shù)學(xué)模型。磁感線(xiàn)的方向磁感線(xiàn)的方向規(guī)定為從磁體的N極出發(fā)，經(jīng)過(guò)空間，最終回到磁體的S極。在磁體內(nèi)部，磁感線(xiàn)從S極指向N極，形成閉合曲線(xiàn)。因此，磁感線(xiàn)總是閉合的，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。磁感線(xiàn)的特性磁感線(xiàn)具有以下重要特性：1.磁感線(xiàn)永遠(yuǎn)是閉合的曲線(xiàn)，不會(huì)中斷2.磁感線(xiàn)彼此不會(huì)相交3.磁感線(xiàn)的疏密程度反映了磁場(chǎng)強(qiáng)弱——磁感線(xiàn)越密集的區(qū)域，磁場(chǎng)強(qiáng)度越大通過(guò)觀察不同形狀磁體周?chē)拇鸥芯€(xiàn)分布，我們可以直觀地理解磁場(chǎng)的空間分布特征。在實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過(guò)在磁體周?chē)錾翔F屑的方法，讓鐵屑在磁場(chǎng)作用下排列成磁感線(xiàn)的形狀，從而"看見(jiàn)"磁場(chǎng)。條形磁鐵的磁場(chǎng)分布上圖展示了條形磁鐵周?chē)拇鸥芯€(xiàn)分布?？梢郧逦乜吹酱鸥芯€(xiàn)從N極出發(fā)，經(jīng)過(guò)空氣，最終回到S極，形成閉合曲線(xiàn)。條形磁鐵磁場(chǎng)的主要特點(diǎn)：1.磁極處磁場(chǎng)最強(qiáng)：從圖中可以看出，在磁體的兩極附近，磁感線(xiàn)最為密集，說(shuō)明這里的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大。2.磁感線(xiàn)分布規(guī)律：磁感線(xiàn)在磁體外部從N極指向S極，在磁體內(nèi)部從S極指向N極，形成閉合曲線(xiàn)。3.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離衰減：隨著距離磁極越遠(yuǎn)，磁感線(xiàn)越稀疏，表明磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離增加而減弱。4.磁場(chǎng)空間分布：條形磁鐵的磁場(chǎng)是三維的，磁感線(xiàn)在空間中呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布。條形磁鐵磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述：對(duì)于一個(gè)理想的條形磁鐵，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B與距離r的關(guān)系大致符合反平方定律：B∝1/r2，即磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離平方成反比減小。磁場(chǎng)方向的判定磁場(chǎng)方向判定原則磁場(chǎng)在空間的每一點(diǎn)都有特定的方向。我們約定，磁場(chǎng)方向就是小磁針在該點(diǎn)平衡時(shí)，其N(xiāo)極所指的方向。這是判定磁場(chǎng)方向的基本原則。實(shí)驗(yàn)方法在實(shí)際操作中，我們可以通過(guò)以下步驟判斷特定位置的磁場(chǎng)方向：將一個(gè)小磁針?lè)旁诖郎y(cè)磁場(chǎng)的某一點(diǎn)讓小磁針自由轉(zhuǎn)動(dòng)，等待其穩(wěn)定小磁針N極指向的方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向這種方法簡(jiǎn)單而直觀，是物理學(xué)中判定磁場(chǎng)方向的基本方法。上圖展示了多個(gè)小磁針在條形磁鐵周?chē)呐帕星闆r?？梢钥吹?，小磁針的N極都指向磁感線(xiàn)的切線(xiàn)方向，這正是該處磁場(chǎng)的方向。注意：小磁針本身也是一個(gè)磁體，會(huì)對(duì)原有磁場(chǎng)產(chǎn)生微小擾動(dòng)。因此，為了獲得準(zhǔn)確結(jié)果，應(yīng)使用盡可能小的磁針，并且一次只放置一個(gè)磁針進(jìn)行觀測(cè)。磁場(chǎng)的存在證明：磁力作用磁力作用的表現(xiàn)磁場(chǎng)的存在可以通過(guò)其對(duì)磁性物質(zhì)和電流的作用來(lái)證明。以下是幾種重要的磁力作用現(xiàn)象：磁極間的作用力兩個(gè)磁體之間會(huì)產(chǎn)生相互作用的力。當(dāng)異名磁極相對(duì)時(shí)，產(chǎn)生吸引力；當(dāng)同名磁極相對(duì)時(shí)，產(chǎn)生排斥力。這種力的大小與磁極強(qiáng)度和距離有關(guān)。對(duì)磁性物質(zhì)的吸引磁場(chǎng)能夠吸引鐵、鈷、鎳等鐵磁性物質(zhì)。這是因?yàn)榇艌?chǎng)使這些物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生了磁化現(xiàn)象，從而產(chǎn)生吸引力。這種吸引力在磁極附近最強(qiáng)。對(duì)鐵屑的排列作用鐵屑在磁場(chǎng)中會(huì)沿著磁感線(xiàn)方向排列。這是因?yàn)殍F屑被磁化成小磁體，在磁場(chǎng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)并排列，最終形成磁感線(xiàn)的形狀。上圖展示了鐵屑在磁場(chǎng)中排列形成磁感線(xiàn)的現(xiàn)象。這是磁場(chǎng)存在的直觀證明。鐵屑實(shí)驗(yàn)步驟在白紙上放置一塊磁鐵在磁鐵上方覆蓋一層透明塑料片均勻撒上細(xì)鐵屑輕輕敲打塑料片，觀察鐵屑排列第二章電流與磁場(chǎng)的關(guān)系電流與磁場(chǎng)的關(guān)系是物理學(xué)中一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，它揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。在這一章中，我們將探討電流如何產(chǎn)生磁場(chǎng)，以及電流磁場(chǎng)的特性和規(guī)律。1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特在一次物理演示課上偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，附近的指南針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的現(xiàn)象實(shí)際上是物理學(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn)，它第一次揭示了電與磁之間存在聯(lián)系。在本章中，我們將學(xué)習(xí)：奧斯特實(shí)驗(yàn)及其物理意義通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)分布安培右手定則及其應(yīng)用通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)特性電流磁場(chǎng)在生活中的廣泛應(yīng)用電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的奧斯特實(shí)驗(yàn)奧斯特實(shí)驗(yàn)裝置圖奧斯特的重大發(fā)現(xiàn)1820年，丹麥物理學(xué)家漢斯·克里斯蒂安·奧斯特在一次教學(xué)演示中，偶然發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線(xiàn)會(huì)使附近的指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個(gè)簡(jiǎn)單而重要的實(shí)驗(yàn)證明了電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析奧斯特實(shí)驗(yàn)的主要現(xiàn)象包括：當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)不通電時(shí)，指南針保持南北指向當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通電時(shí)，指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)改變電流方向，指南針偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變?cè)龃箅娏鲝?qiáng)度，指南針偏轉(zhuǎn)角度增大增加導(dǎo)線(xiàn)與指南針的距離，偏轉(zhuǎn)角度減小奧斯特實(shí)驗(yàn)的物理意義非常重大。在此之前，電和磁被認(rèn)為是兩種完全不同的現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)首次證明了電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，建立了電與磁之間的聯(lián)系，為后來(lái)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象和麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論奠定了基礎(chǔ)。通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)特征磁場(chǎng)分布特點(diǎn)通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)具有以下特征：磁感線(xiàn)呈同心圓環(huán)繞導(dǎo)線(xiàn)分布磁感線(xiàn)所在平面垂直于導(dǎo)線(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著距離導(dǎo)線(xiàn)距離的增加而減小磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流強(qiáng)度成正比磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，其周?chē)滁c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I和距離r的關(guān)系為：其中，μ?為真空磁導(dǎo)率，I為電流強(qiáng)度，r為點(diǎn)到導(dǎo)線(xiàn)的距離。上圖展示了通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)分布?？梢郧逦乜吹?，鐵屑排列成同心圓狀，證明磁感線(xiàn)呈同心圓分布。在實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過(guò)以下方法觀察通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)：將導(dǎo)線(xiàn)垂直穿過(guò)一張水平放置的硬紙板在硬紙板上均勻撒上鐵屑接通電源，使導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)較大電流輕輕敲打硬紙板，觀察鐵屑排列安培右手定則詳解安培右手定則的內(nèi)容安培右手定則是判斷通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)艌?chǎng)方向的一種簡(jiǎn)便方法，由法國(guó)物理學(xué)家安培提出。它的具體內(nèi)容是：右手握住導(dǎo)線(xiàn)，大拇指指向電流方向，四指彎曲方向即為磁感線(xiàn)的方向。步驟一：確定電流方向根據(jù)電路連接情況，確定導(dǎo)線(xiàn)中電流的方向。記住，電流的方向是從電源的正極流向負(fù)極。步驟二：右手握住導(dǎo)線(xiàn)用右手握住導(dǎo)線(xiàn)，使大拇指與電流方向一致。注意手心要朝向?qū)Ь€(xiàn)內(nèi)部。步驟三：觀察四指方向四指自然彎曲，此時(shí)四指指向的方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向，也是磁感線(xiàn)的切線(xiàn)方向。應(yīng)用舉例例1：如果一根垂直于紙面向上的導(dǎo)線(xiàn)中，電流方向向上，請(qǐng)問(wèn)導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)方向如何？解析：應(yīng)用安培右手定則，右手大拇指向上（與電流方向一致），四指彎曲方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，因此磁?chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颉＠?：若電流方向改變?yōu)橄蛳?，磁?chǎng)方向如何變化？解析：應(yīng)用安培右手定則，右手大拇指向下，四指彎曲方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，因此磁?chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?。安培右手定則反映了電流與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的關(guān)系，是電磁學(xué)中的基本規(guī)律之一。掌握這一定則有助于我們判斷各種導(dǎo)體（如直導(dǎo)線(xiàn)、環(huán)形線(xiàn)圈、螺線(xiàn)管等）中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，為后續(xù)學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)、電動(dòng)機(jī)原理等內(nèi)容打下基礎(chǔ)。通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的基本特征螺線(xiàn)管是將導(dǎo)線(xiàn)繞成密集的螺旋形狀形成的裝置。當(dāng)電流通過(guò)螺線(xiàn)管時(shí)，會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)具有以下特征：螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)近似均勻，磁感線(xiàn)平行于螺線(xiàn)管軸線(xiàn)螺線(xiàn)管外部磁場(chǎng)類(lèi)似于條形磁鐵，一端為N極，另一端為S極螺線(xiàn)管內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于外部磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流強(qiáng)度和單位長(zhǎng)度內(nèi)的線(xiàn)圈匝數(shù)成正比對(duì)于理想的無(wú)限長(zhǎng)螺線(xiàn)管，其內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以通過(guò)以下公式計(jì)算：其中，μ?為真空磁導(dǎo)率，n為單位長(zhǎng)度內(nèi)的匝數(shù)，I為電流強(qiáng)度。從上圖可以看出，通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)分布與條形磁鐵非常相似。這種相似性使得通電螺線(xiàn)管可以作為"電磁鐵"使用，相比于永磁體，它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)控制電流來(lái)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，甚至可以通過(guò)改變電流方向來(lái)改變磁極位置。通電螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的這一特性是許多電磁裝置（如電磁繼電器、電磁鐵、電動(dòng)機(jī)等）的工作原理基礎(chǔ)。螺線(xiàn)管磁極判定方法右手握螺線(xiàn)管法示意圖小磁針實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證螺線(xiàn)管磁極螺線(xiàn)管磁極判定的兩種方法判斷通電螺線(xiàn)管兩端磁極的方向，有以下兩種常用方法：1小磁針觀察法將小磁針?lè)旁诼菥€(xiàn)管軸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，通電后觀察小磁針的指向：如果小磁針的N極指向螺線(xiàn)管，則螺線(xiàn)管該端為S極如果小磁針的N極背向螺線(xiàn)管，則螺線(xiàn)管該端為N極這是因?yàn)樾〈裴樀腘極總是指向磁場(chǎng)方向，而磁感線(xiàn)從N極出發(fā)指向S極。2右手握螺線(xiàn)管法用右手握住螺線(xiàn)管，讓四指彎曲的方向與電流方向一致，則伸出的大拇指所指的方向就是螺線(xiàn)管的N極方向。這種方法簡(jiǎn)單易記，是螺線(xiàn)管磁極判定的常用方法。它實(shí)際上是安培右手定則在螺線(xiàn)管情況下的特殊應(yīng)用。磁極判定的應(yīng)用實(shí)例例題：一個(gè)通電螺線(xiàn)管如圖所示，電流從A端流入，從B端流出。請(qǐng)判斷螺線(xiàn)管兩端的磁極。解析：應(yīng)用右手握螺線(xiàn)管法。右手四指彎曲方向與電流方向一致（從A到B），則大拇指指向B端，所以B端為N極，A端為S極。磁場(chǎng)與電流方向的關(guān)系電流方向與磁場(chǎng)方向的關(guān)系電流方向與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向之間存在著確定的關(guān)系，這種關(guān)系可以通過(guò)安培右手定則來(lái)判斷。對(duì)于不同的導(dǎo)體構(gòu)型，這種關(guān)系表現(xiàn)如下：通電直導(dǎo)線(xiàn)磁感線(xiàn)呈同心圓環(huán)繞導(dǎo)線(xiàn)，方向由安培右手定則確定：右手大拇指指向電流方向，四指彎曲方向即為磁場(chǎng)方向。通電環(huán)形線(xiàn)圈環(huán)形線(xiàn)圈一側(cè)產(chǎn)生N極，另一側(cè)產(chǎn)生S極。具體哪一側(cè)是N極或S極，可通過(guò)右手握環(huán)法判斷：四指沿電流方向，大拇指指向?yàn)镹極。通電螺線(xiàn)管螺線(xiàn)管兩端分別為N極和S極，其判定方法為右手握螺線(xiàn)管法：四指沿電流方向，大拇指指向?yàn)镹極方向。電流反向，磁極變化當(dāng)電流方向改變時(shí)，磁場(chǎng)方向也會(huì)相應(yīng)改變：對(duì)于直導(dǎo)線(xiàn)，磁感線(xiàn)方向完全反向?qū)τ诃h(huán)形線(xiàn)圈和螺線(xiàn)管，N極和S極位置互換這一特性是許多電磁裝置工作原理的基礎(chǔ)，例如電動(dòng)機(jī)中，通過(guò)定時(shí)改變電流方向來(lái)改變磁極方向，從而產(chǎn)生持續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度除了方向關(guān)系外，電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之間也存在定量關(guān)系：1.磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流強(qiáng)度成正比。電流增大一倍，磁場(chǎng)強(qiáng)度也增大一倍。2.對(duì)于螺線(xiàn)管，磁場(chǎng)強(qiáng)度還與單位長(zhǎng)度的線(xiàn)圈匝數(shù)成正比。增加匝數(shù)可以增強(qiáng)磁場(chǎng)。電流磁效應(yīng)的生活實(shí)例電磁爐電磁爐利用電流在線(xiàn)圈中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)又在鍋底產(chǎn)生渦流，渦流使鍋底發(fā)熱。這種加熱方式效率高、安全環(huán)保，是現(xiàn)代家庭的常用廚具。電鈴電鈴中的電磁鐵在通電時(shí)吸引撞錘擊打鈴體發(fā)聲，斷電時(shí)釋放撞錘。這種通斷循環(huán)使鈴持續(xù)發(fā)聲。早期學(xué)校和工廠廣泛使用電鈴作為信號(hào)裝置。電磁起重機(jī)電磁起重機(jī)利用強(qiáng)大的電磁鐵吸引鐵質(zhì)物體。通電時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)吸附物體，斷電時(shí)物體自動(dòng)脫落。這種起重機(jī)在廢金屬處理、鋼鐵廠等場(chǎng)所廣泛應(yīng)用。更多電流磁效應(yīng)應(yīng)用揚(yáng)聲器：通過(guò)改變線(xiàn)圈中的電流方向和大小，使音圈在磁場(chǎng)中振動(dòng)，從而推動(dòng)紙盆發(fā)出聲音。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：利用電磁頭讀寫(xiě)磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的核心部件。電磁繼電器：利用電磁鐵控制電路的通斷，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件。磁懸浮列車(chē)：利用電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)使列車(chē)懸浮，減少摩擦，提高速度和效率。電流磁效應(yīng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用電流磁效應(yīng)在現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備中也有廣泛應(yīng)用：核磁共振成像(MRI)：利用強(qiáng)大的磁場(chǎng)和射頻脈沖，獲取人體內(nèi)部組織的詳細(xì)圖像，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷的重要工具。磁療設(shè)備：利用磁場(chǎng)對(duì)人體的影響，輔助治療某些疾病和緩解疼痛。醫(yī)用電磁導(dǎo)航系統(tǒng)：在微創(chuàng)手術(shù)中，利用磁場(chǎng)定位導(dǎo)航手術(shù)器械。第三章電磁鐵的原理與應(yīng)用電磁鐵是電流磁效應(yīng)最重要的應(yīng)用之一，它將電能轉(zhuǎn)化為磁能，創(chuàng)造出可控的強(qiáng)磁場(chǎng)。在本章中，我們將深入探討電磁鐵的工作原理、影響因素以及廣泛應(yīng)用。電磁鐵的發(fā)明可以追溯到19世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家威廉·斯特金于1825年制造出第一個(gè)實(shí)用的電磁鐵。此后，電磁鐵技術(shù)不斷發(fā)展，如今已成為現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療、交通和通信等領(lǐng)域不可或缺的組成部分。電磁鐵相比永磁體的最大優(yōu)勢(shì)在于其磁性可控：通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小可以改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)通斷電流可以控制磁性的有無(wú)，通過(guò)改變電流方向可以改變磁極的方向。這些特性使電磁鐵在各種需要精確控制磁場(chǎng)的場(chǎng)合發(fā)揮著不可替代的作用。什么是電磁鐵？電磁鐵的定義與構(gòu)造電磁鐵是一種利用電流磁效應(yīng)制成的臨時(shí)磁體，本質(zhì)上是帶鐵芯的通電螺線(xiàn)管。其基本構(gòu)造包括：線(xiàn)圈：絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞成的螺旋形線(xiàn)圈，用于通電產(chǎn)生磁場(chǎng)鐵芯：放置在線(xiàn)圈內(nèi)部的軟磁材料（通常是軟鐵），用于增強(qiáng)磁場(chǎng)電源：提供電流的裝置，通常是電池或直流電源電磁鐵的工作原理電磁鐵的工作原理基于兩個(gè)物理效應(yīng)：電流磁效應(yīng)：通電螺線(xiàn)管產(chǎn)生磁場(chǎng)，形成類(lèi)似條形磁鐵的磁極分布磁化效應(yīng)：鐵芯在磁場(chǎng)中被磁化，其內(nèi)部分子磁矩排列一致，形成臨時(shí)磁體，大大增強(qiáng)原有磁場(chǎng)電磁鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖鐵芯的作用鐵芯在電磁鐵中起著至關(guān)重要的作用：鐵芯被磁化后，能使磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)數(shù)百甚至數(shù)千倍鐵芯提供了磁力線(xiàn)的低阻通道，使磁力線(xiàn)更加集中鐵芯的形狀可以設(shè)計(jì)成各種形狀，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求電磁鐵與永磁體的區(qū)別磁性可控性電磁鐵的磁性可以通過(guò)通斷電流來(lái)控制，而永磁體的磁性是永久存在的。磁性強(qiáng)度電磁鐵的磁性強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小來(lái)改變，而永磁體的磁性強(qiáng)度固定。磁極方向電磁鐵磁性的影響因素影響電磁鐵磁性的主要因素電磁鐵的磁性強(qiáng)弱（即磁場(chǎng)強(qiáng)度）受多種因素影響。了解這些因素有助于我們根據(jù)需要設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)電磁鐵。電流大小電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比關(guān)系。需要注意的是，過(guò)大的電流會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)圈發(fā)熱，甚至燒毀線(xiàn)圈。線(xiàn)圈匝數(shù)線(xiàn)圈匝數(shù)越多，磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。這是因?yàn)槊恳辉丫€(xiàn)圈都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，多個(gè)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)疊加，增強(qiáng)了總磁場(chǎng)強(qiáng)度。鐵芯材料不同材料的導(dǎo)磁性能不同。軟鐵的導(dǎo)磁性能好，容易被磁化，也容易退磁，適合做電磁鐵的鐵芯。一些特殊合金材料導(dǎo)磁性能更佳。鐵芯粗細(xì)在一定范圍內(nèi)，鐵芯越粗，被磁化的材料越多，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)。但鐵芯過(guò)粗會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域未被充分磁化，效果反而不佳。其他影響因素線(xiàn)圈排列方式：緊密有序排列的線(xiàn)圈效果更好鐵芯形狀：不同形狀適合不同應(yīng)用場(chǎng)景線(xiàn)圈內(nèi)徑：與鐵芯直徑相匹配的線(xiàn)圈效率最高導(dǎo)線(xiàn)材料：電阻越小的導(dǎo)線(xiàn)，在相同電壓下能通過(guò)更大電流上圖展示了不同電流強(qiáng)度下電磁鐵吸引力的差異。可以看出，隨著電流增大，電磁鐵能吸引的鐵釘數(shù)量明顯增多，說(shuō)明磁性增強(qiáng)。電磁鐵設(shè)計(jì)的優(yōu)化考量在實(shí)際設(shè)計(jì)電磁鐵時(shí)，需要綜合考慮以上各種因素，根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化。例如：對(duì)于需要強(qiáng)磁場(chǎng)但體積受限的場(chǎng)合，可以使用特殊合金鐵芯和高密度繞組對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間工作的電磁鐵，需要考慮散熱問(wèn)題，可能需要降低電流密度實(shí)驗(yàn)探究：電流對(duì)電磁鐵磁性的影響實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄侩娏鞔笮?duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)器材鐵芯絕緣導(dǎo)線(xiàn)電源（可調(diào)節(jié)電壓）電流表開(kāi)關(guān)鐵釘（大小相同）導(dǎo)線(xiàn)若干實(shí)驗(yàn)步驟用絕緣導(dǎo)線(xiàn)在鐵芯上均勻纏繞一定匝數(shù)（如100匝），制成電磁鐵按照?qǐng)D示連接電路，注意電流表的量程選擇閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電源電壓，使電流達(dá)到0.1A用電磁鐵吸引鐵釘，記錄能吸起的最大鐵釘數(shù)量依次將電流調(diào)至0.2A、0.3A、0.4A、0.5A，重復(fù)步驟4繪制"電流-鐵釘數(shù)量"關(guān)系圖，分析規(guī)律實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表電流大小/A能吸起的鐵釘數(shù)量/個(gè)0.130.270.3120.4180.525實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制的圖像，可以得出以下結(jié)論：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與通過(guò)線(xiàn)圈的電流大小有關(guān)在本實(shí)驗(yàn)條件下，電流越大，電磁鐵能吸起的鐵釘數(shù)量越多，即磁性越強(qiáng)電流與電磁鐵磁性之間近似呈正比關(guān)系注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電流不宜過(guò)大，以防線(xiàn)圈發(fā)熱燒壞2.每次測(cè)量時(shí)，應(yīng)先將電磁鐵上的鐵釘清除干凈，重新進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)探究：線(xiàn)圈匝數(shù)對(duì)磁性的影響實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄烤€(xiàn)圈匝數(shù)對(duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)器材鐵芯絕緣導(dǎo)線(xiàn)直流電源電流表開(kāi)關(guān)鐵釘（大小相同）導(dǎo)線(xiàn)若干實(shí)驗(yàn)步驟在鐵芯上纏繞50匝絕緣導(dǎo)線(xiàn)，制成電磁鐵按照?qǐng)D示連接電路，調(diào)節(jié)電源使電流保持在一個(gè)固定值（如0.3A）閉合開(kāi)關(guān)，用電磁鐵吸引鐵釘，記錄能吸起的最大鐵釘數(shù)量更換電磁鐵，依次使用纏繞100匝、150匝、200匝、250匝的電磁鐵重復(fù)步驟3繪制"匝數(shù)-鐵釘數(shù)量"關(guān)系圖，分析規(guī)律實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表線(xiàn)圈匝數(shù)能吸起的鐵釘數(shù)量/個(gè)50510012150182002325027變量控制在本實(shí)驗(yàn)中，需要控制以下變量以確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性：電流大小保持恒定鐵芯材料和尺寸相同使用相同規(guī)格的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)試用的鐵釘大小相同實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制的圖像，可以得出以下結(jié)論：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線(xiàn)圈的匝數(shù)有關(guān)在本實(shí)驗(yàn)條件下，線(xiàn)圈匝數(shù)越多，電磁鐵能吸起的鐵釘數(shù)量越多，即磁性越強(qiáng)匝數(shù)與電磁鐵磁性之間近似呈正比關(guān)系，但隨著匝數(shù)增加，磁性增強(qiáng)的速率有所減緩電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)電磁鐵通過(guò)通斷電流控制吸引和釋放金屬物體工業(yè)電磁起重機(jī)利用強(qiáng)大的電磁鐵工作電磁鐵相比永磁體的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)電磁鐵作為一種人工控制的磁體，相比自然界的永磁體具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：磁性可控電磁鐵最顯著的特點(diǎn)是可以通過(guò)通斷電流來(lái)控制磁性的有無(wú)。當(dāng)需要磁性時(shí)接通電源，不需要時(shí)斷開(kāi)電源，磁性立即消失。這一特性使電磁鐵可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁性物體的吸附和釋放，是電磁繼電器、電磁閥等設(shè)備的工作基礎(chǔ)。磁性強(qiáng)弱可調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小或改變線(xiàn)圈匝數(shù)，可以方便地調(diào)節(jié)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱。這使得電磁鐵能夠適應(yīng)不同的工作需求，如精密儀器中需要精確控制的小電磁鐵，或工業(yè)起重中需要超強(qiáng)磁力的大型電磁鐵。磁極極性可反轉(zhuǎn)改變電流方向，電磁鐵的磁極方向就會(huì)反轉(zhuǎn)。這一特性是電動(dòng)機(jī)工作的基本原理——通過(guò)定時(shí)改變電流方向，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中持續(xù)旋轉(zhuǎn)。永磁體無(wú)法實(shí)現(xiàn)這種磁極的快速反轉(zhuǎn)。電磁鐵的其他優(yōu)勢(shì)除了上述三大主要優(yōu)點(diǎn)外，電磁鐵還具有以下優(yōu)勢(shì)：制造簡(jiǎn)便：電磁鐵的制作相對(duì)簡(jiǎn)單，只需鐵芯和絕緣導(dǎo)線(xiàn)即可基本完成可塑性強(qiáng)：可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種形狀和尺寸，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景響應(yīng)迅速：通電后幾乎立即產(chǎn)生磁性，斷電后迅速失去磁性（軟鐵芯）磁場(chǎng)分布可控：通過(guò)設(shè)計(jì)線(xiàn)圈形狀和鐵芯結(jié)構(gòu)，可以創(chuàng)造特定分布的磁場(chǎng)電磁鐵的應(yīng)用實(shí)例電鈴電鈴利用電磁鐵的通斷控制原理工作。當(dāng)電路閉合時(shí)，電磁鐵吸引銜鐵，使錘敲擊鈴體發(fā)聲，同時(shí)斷開(kāi)電路；電磁鐵失去磁性后，銜鐵在彈簧作用下回位，再次閉合電路。這種循環(huán)使鈴持續(xù)發(fā)聲。繼電器繼電器是一種電控制開(kāi)關(guān)，利用小電流控制大電流。當(dāng)控制電路通電時(shí)，電磁鐵吸引銜鐵，閉合或斷開(kāi)工作電路的觸點(diǎn)。繼電器廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是實(shí)現(xiàn)電路隔離和遠(yuǎn)程控制的重要元件。電磁起重機(jī)電磁起重機(jī)使用強(qiáng)大的電磁鐵吸附鐵質(zhì)物體進(jìn)行搬運(yùn)。它通過(guò)控制電流的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的吸附和釋放。這種起重機(jī)在鋼鐵廠、廢金屬處理廠等場(chǎng)所廣泛應(yīng)用，大大提高了工作效率。電磁鐵在交通領(lǐng)域的應(yīng)用磁懸浮列車(chē)：利用電磁鐵的排斥力或吸引力使列車(chē)懸浮在軌道上，減少摩擦，提高速度和能效電磁制動(dòng)系統(tǒng)：利用電磁鐵產(chǎn)生的渦流阻力實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸制動(dòng)，減少磨損自動(dòng)門(mén)控制：利用電磁鐵控制門(mén)鎖和開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)電磁鐵在通信電子領(lǐng)域的應(yīng)用揚(yáng)聲器：利用電磁鐵控制音圈振動(dòng)，推動(dòng)紙盆發(fā)聲硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：利用電磁頭讀寫(xiě)磁盤(pán)數(shù)據(jù)電磁閥：利用電磁鐵控制流體通道的開(kāi)關(guān)電磁繼電器：用于電路隔離和控制電磁鐵應(yīng)用之一：磁懸浮列車(chē)?yán)秒姶盆F的排斥力或吸引力實(shí)現(xiàn)懸浮和推進(jìn)安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力的定義安培力是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用力。當(dāng)通電導(dǎo)體處于磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體會(huì)受到一個(gè)垂直于導(dǎo)體和磁場(chǎng)方向的力，這個(gè)力就是安培力。安培力的計(jì)算公式對(duì)于處于磁場(chǎng)中的通電直導(dǎo)線(xiàn)，安培力的大小可以用以下公式計(jì)算：其中：F—安培力大小，單位為牛頓(N)B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特斯拉(T)I—電流強(qiáng)度，單位為安培(A)L—導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度，單位為米(m)θ—電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)(θ=90°)，安培力達(dá)到最大值：F=BIL安培力的特點(diǎn)安培力與電流強(qiáng)度成正比安培力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比安培力與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度成正比安培力與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)安培力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向安培力方向的判定：左手定則安培力的方向可以用左手定則來(lái)確定：伸開(kāi)左手，使拇指、食指和中指互相垂直。食指指向磁場(chǎng)方向，中指指向電流方向，則拇指所指方向就是安培力的方向。左手定則詳解左手定則圖解：拇指、食指和中指分別代表力、磁場(chǎng)和電流方向左手定則的內(nèi)容左手定則是判斷安培力方向的重要方法，由物理學(xué)家安培提出。它的具體內(nèi)容是：伸開(kāi)左手，使拇指、食指和中指互相垂直。其中：食指指向磁場(chǎng)方向（B）中指指向電流方向（I）拇指指向的方向就是安培力的方向（F）左手定則反映了安培力、磁場(chǎng)和電流三者之間的相互關(guān)系。這三個(gè)方向互相垂直，構(gòu)成了一個(gè)"左手直角坐標(biāo)系"。左手定則的應(yīng)用步驟確定磁場(chǎng)方向首先確定給定點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁場(chǎng)方向可以通過(guò)小磁針N極指向或磁感線(xiàn)方向來(lái)確定。確定電流方向確定導(dǎo)體中電流的方向。電流方向是從電源正極流向負(fù)極的方向。應(yīng)用左手定則使左手食指指向磁場(chǎng)方向，中指指向電流方向，此時(shí)拇指所指方向即為安培力方向。應(yīng)用實(shí)例例題：一根水平放置的導(dǎo)線(xiàn)，電流從東向西流動(dòng)。若導(dǎo)線(xiàn)處于垂直向下的磁場(chǎng)中，求導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向。解析：應(yīng)用左手定則，食指指向磁場(chǎng)方向（垂直向下），中指指向電流方向（從東向西），則拇指指向南方，所以導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力方向向南。左手定則是電磁學(xué)中的基本法則之一，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)原理、電磁測(cè)量等領(lǐng)域。掌握左手定則有助于我們理解電流、磁場(chǎng)和力之間的相互關(guān)系。磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度（通常用字母B表示）是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，它不僅表示磁場(chǎng)的強(qiáng)度，還表示磁場(chǎng)的方向。定義磁感應(yīng)強(qiáng)度是指單位正電荷以單位速度垂直穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)所受的磁場(chǎng)力。其國(guó)際單位是特斯拉（T），以紀(jì)念塞爾維亞裔美國(guó)發(fā)明家尼古拉·特斯拉。數(shù)學(xué)表達(dá)磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量，其方向就是磁場(chǎng)方向（小磁針N極指向的方向）。1特斯拉是一個(gè)很大的單位，日常生活中常用的是毫特斯拉（mT）或微特斯拉（μT）：地球磁場(chǎng)強(qiáng)度約為0.03-0.6毫特斯拉普通冰箱貼磁場(chǎng)強(qiáng)度約為5-10毫特斯拉醫(yī)用MRI的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為1.5-3特斯拉磁通量磁通量（通常用字母Φ表示）是表征穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)數(shù)量的物理量。定義磁通量定義為穿過(guò)某一面積的磁感應(yīng)強(qiáng)度的面積分。對(duì)于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻且垂直于平面的情況，磁通量可以簡(jiǎn)化為：其中：Φ—磁通量，單位為韋伯（Wb）B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為特斯拉（T）A—面積，單位為平方米（m2）θ—磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與面積法線(xiàn)方向的夾角當(dāng)磁場(chǎng)方向垂直于面時(shí)(θ=0°)，磁通量最大，為BA；當(dāng)磁場(chǎng)方向平行于面時(shí)(θ=90°)，磁通量為零。磁通量是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要概念。法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化率成正比。這一規(guī)律是發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備工作的基本原理。理解磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的概念，對(duì)于我們后續(xù)學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象至關(guān)重要。這些概念建立了描述磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，使我們能夠定量研究電磁現(xiàn)象。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線(xiàn)分布——平行且等距赫姆霍茲線(xiàn)圈是產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的常用裝置勻強(qiáng)磁場(chǎng)的定義勻強(qiáng)磁場(chǎng)是指在一定空間范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相等的磁場(chǎng)。它是物理學(xué)中的一種理想化模型，雖然在實(shí)際中很難獲得完全均勻的磁場(chǎng)，但在有限空間內(nèi)可以近似實(shí)現(xiàn)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的主要特點(diǎn)磁感線(xiàn)特征勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線(xiàn)是平行的直線(xiàn)，等距分布。這與條形磁鐵周?chē)膹澢鸥芯€(xiàn)不同。磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)中每一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B都相等，無(wú)論大小還是方向。這意味著場(chǎng)中任何位置的小磁針都會(huì)指向相同的方向。安培力特性在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)放置的通電直導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小處處相等，方向也相同。如何產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)應(yīng)用中，常用以下方法產(chǎn)生近似的勻強(qiáng)磁場(chǎng)：兩平行板磁鐵之間：兩個(gè)平行放置的大面積板狀磁鐵之間的中心區(qū)域可以近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)螺線(xiàn)管中心區(qū)域：長(zhǎng)螺線(xiàn)管內(nèi)部中心區(qū)域的磁場(chǎng)近似均勻赫姆霍茲線(xiàn)圈：兩個(gè)相同的線(xiàn)圈平行放置，距離等于線(xiàn)圈半徑，通以相同電流，可在中心區(qū)域產(chǎn)生高度均勻的磁場(chǎng)電磁鐵的極間區(qū)域：兩個(gè)形狀合適的電磁鐵極靴之間可以產(chǎn)生較為均勻的磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中具有重要價(jià)值。例如，在電子顯微鏡、質(zhì)譜儀、粒子加速器等設(shè)備中，需要精確控制的勻強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)操控帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，核磁共振成像(MRI)也需要高度均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)獲取清晰的人體組織圖像。磁場(chǎng)知識(shí)小結(jié)1磁場(chǎng)本質(zhì)磁場(chǎng)是物質(zhì)的一種特殊存在形式，能對(duì)磁性物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生力的作用2磁場(chǎng)表示磁場(chǎng)可以用磁感線(xiàn)表示，磁感線(xiàn)是表示磁場(chǎng)方向的閉合曲線(xiàn)，從N極出發(fā)指向S極3電流與磁場(chǎng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鸥芯€(xiàn)呈同心圓；通電螺線(xiàn)管磁場(chǎng)類(lèi)似條形磁鐵；可用安培右手定則判斷磁場(chǎng)方向4電磁鐵原理電磁鐵是帶鐵芯的通電螺線(xiàn)管；電流大小、線(xiàn)圈匝數(shù)、鐵芯材料等因素影響磁性強(qiáng)弱；電磁鐵磁性可控，廣泛應(yīng)用于各種電磁裝置5磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體產(chǎn)生安培力，F(xiàn)=BILsinθ；可用左手定則判斷安培力方向；安培力是電動(dòng)機(jī)工作原理基礎(chǔ)重要物理量與公式磁感應(yīng)強(qiáng)度B單位：特斯拉(T)無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度：理想螺線(xiàn)管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁通量Φ單位：韋伯(Wb)磁通量計(jì)算公式：安培力F單位：牛頓(N)安培力計(jì)算公式：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，我們了解了磁場(chǎng)的基本概念、電流與磁場(chǎng)的關(guān)系