磁学知识

磁学知识

什么是永磁材料的磁性能，它包括哪些指标

永磁材料的主要磁性能指标是：剩磁(Jr, Br)、矫顽力(bHc)、内禀矫顽力(jHc)、磁能积(BH)m。我们通常所说的永磁材料的磁性能，指的就是这四项。永磁材料的其它磁性能指标还有：居里温度(Tc)、可工作温度(Tw)、剩磁及内禀矫顽力的温度系数(?, ?)、回复导磁率(?rec.)、退磁曲线方形度(?rec., Hk/ jHc)、高温减磁性能以及磁性能的均一性等。

除磁性能外，永磁材料的物理性能还包括密度、电导率、热导率、热膨胀系数等；机械性能则包括维氏硬度、抗压（拉）强度、冲击韧性等。此外，永磁材料的性能指标中还有重要的一项，就是表面状态及其耐腐蚀性能。

什么叫磁场强度(H)

1820年，丹麦科学家奥斯特(H. C. Oersted)发现通有电流的导线可以使其附近的磁针发生偏转，从而揭示了电与磁的基本关系，诞生了电磁学。实践表明：通有电流的无限长导线在其周围所产生的磁场强弱与电流的大小成正比，与离开导线的距离成反比。定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线1/(2π)米远处的磁场强度为1A/m(安/米，国际单位制SI)；在CGS单位制(厘米-克-秒)中，为纪念奥斯特对电磁学的贡献，定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线0.2厘米远处的磁场强度为1Oe（奥斯特），1Oe=1/(4π)﹡103A/m。磁场

强度通常用H表示。

什么叫磁极化强度(J)，什么叫磁化强度(M)，二者有何区别

现代磁学研究表明：一切磁现象都起源于电流。磁性材料也不例外，其铁磁现象是起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流，亦称分子电流。这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应，所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。

定义在真空中每单位外磁场对一个磁偶极子产生的最大力矩为磁偶极矩pm，每单位材料体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度J，其单位为T（特斯拉，在CGS单位制中，J的单位为Gs，1T=104Gs）。

定义一个磁偶极子的磁矩为pm/μ0，μ0为真空磁导率，每单位材料体积内磁矩的矢量和为磁化强度M，其SI单位为A/m，CGS单位为Gs(高斯)。

M与J的关系为：J=μ0M，在CGS单位制中，μ0=1，故磁极化强度与磁化强度的值相等；在SI单位制中，μ0=4π﹡10-7H/m(亨/米)。

什么叫磁感应强度(B)，什么叫磁通密度(B)，B与H，J，M之间存在什么样的关系

理论与实践均表明，对任何介质施加一磁场H时(该磁场可由外部电流或外部永磁体提供，亦可由永磁体对永磁介质本身提供，由永

磁体对永磁介质本身提供的磁场又称退磁场---关于退磁场的概念，见9 Q)，介质内部的磁场强度并不等于H，而是表现为H与介质的磁极化强度J之和。由于介质内部的磁场强度是由磁场H通过介质的感应而表现出来的，为与H区别，称之为介质的磁感应强度，记为B： B=μ0H+J （SI单位制）（1-1）

B=H+4πM（4πM是退磁后，磁石本质具有的磁性）（CGS 单位制）

磁感应强度B的单位为T，CGS单位为Gs（1T=104Gs）。

对于非铁磁性介质如空气、水、铜、铝等，其磁极化强度J、磁化强度M几乎等于0，故在这些介质中磁场强度H与磁感应强度B 相等。

由于磁现象可以形象地用磁力线来表示，故磁感应强度B又可定义为磁力线通量的密度，磁感应强度B和磁通密度B在概念上可以通用。

什么叫剩磁(Jr，Br)，为什么在永磁材料的退磁曲线上任意测量点的磁极化强度J值和磁感应强度B值必然小于剩磁Jr和Br值永磁材料在闭路状态下经外磁场磁化至饱和后，再撤消外磁场时，永磁材料的磁极化强度J和内部磁感应强度B并不会因外磁场H 的消失而消失，而会保持一定大小的值，该值即称为该材料的剩余磁极化强度Jr和剩余磁感应强度Br，统称剩磁。

剩磁Jr和Br的单位与磁极化强度和磁感应强度单位相同。

根据关系式(1-1)可知，在永磁材料的退磁曲线上，磁场H为0

时，Jr=Br，磁场H为负值时，J与B不相等，便分成了J-H和B-H 二条曲线。从关系式(1-1)还可以看到，随着反向磁场H的增大，B 从最大值Br=Jr变化到0，最后为负值，对于现代永磁材料，B退磁曲线的变化规律往往为直线（B=H+4πM（4πM是退磁后，磁石本质具有的磁性）；J退磁曲线的变化规律则不同：随着反向磁场H的增大，B值线性减小，由于B值的减小量总是大于或等于反向磁场H 的增大量，故在J退磁曲线上的一定区域内可以保持相对平直的直线，但其J值总是小于Jr。

什么叫矫顽力(bHc)，什么叫内禀矫顽力(jHc)？

在永磁材料的退磁曲线上，当反向磁场H增大到某一值bHc时，磁体的磁感应强度B为0，称该反向磁场H值为该材料的矫顽力bHc；在反向磁场H= bHc时，磁体对外不显示磁通，因此矫顽力bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力。矫顽力bHc是磁路设计中的一个重要参量之一。

值得注意的是：矫顽力bHc在数值上总是小于剩磁Jr。因为从（1-1）式可以看到，在H=bHc处，B=0，则μ0 bHc =J，上面已经说明，在J退磁曲线上任意点的磁极化强度值总是小于剩磁Jr，故矫顽力bHc在数值上总是小于剩磁Jr。例如：Jr =12.3kGs的磁体，其bHc 不可能大于12.3kOe。换句话说，剩磁Jr在数值上是矫顽力bHc的理论极限。

当反向磁场H= bHc时，虽然磁体的磁感应强度B为0，磁体对

外不显示磁通，但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0，也就是说此时磁体的磁极化强度J在原来的方向往往仍保持一个较大的值。因此，bHc还不足以表征磁体的内禀磁特性；当反向磁场H增大到某一值jHc时，磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0，称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽力jHc。

内禀矫顽力jHc是永磁材料的一个非常重要的物理参量，对于jHc远大于bHc的磁体，当反向磁场H大于bHc但小于jHc时，虽然此时磁体已被退磁到磁感应强度B反向的程度，但在反向磁场H 撤消后，磁体的磁感应强度B仍能因内部的微观磁偶极矩的矢量和处在原来方向而回到原来的方向。也就是说，只要反向磁场H还未达到jHc，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，内禀矫顽力jHc是表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应，以保持其原始磁化状态能力的一个主要指标。

矫顽力bHc和内禀矫顽力jHc的单位与磁场强度单位相同。

什么叫磁能积(BH)m

在永磁材料的B退磁曲线上(二象限)，不同的点对应着磁体处在不同的工作状态，B退磁曲线上的某一点所对应的Bm和Hm（横坐标和纵坐标）分别代表磁体在该状态下，磁体内部的磁感应强度和磁场的大小，Bm和Hm的绝对值的乘积（BmHm）代表磁体在该状态下对外做功的能力，等同于磁体所贮存的磁能量，称为磁能积。在B 退磁曲线上的Br点和bHc点，磁体的（BmHm）=0，表示此时磁体

对外做功的能力为0，即磁能积为0；磁体在某一状态下（BmHm）的值最大，表示此时磁体对外做功的能力最大，称为该磁体的最大磁能积，或简称磁能积，记为(BH)max或(BH)m。因此，人们通常都希望磁路中的磁体能在其最大磁能积状态下工作。

磁能积的单位在SI制中为J/m3(焦耳/立方米)，在CGS制中为MGOe(兆高奥斯特)，4??10 J/m3=1 MGOe。

什么叫居里温度(Tc)，什么叫磁体的可工作温度Tw，二者有何关系

随着温度的升高，由于物质内部基本粒子的热振荡加剧，磁性材料内部的微观磁偶极矩的排列逐步紊乱，宏观上表现为材料的磁极化强度J随着温度的升高而减小，当温度升高至某一值时，材料的磁极化强度J降为0，此时磁性材料的磁特性变得同空气等非磁性物质一样，将此温度称为该材料的居里温度Tc。居里温度Tc只与合金的成分有关，与材料的显微组织形貌及其分布无关。

在某一温度下永磁材料的磁性能指标与室温相比降低一规定的幅度，将该温度称为该磁体的可工作温度Tw。由于磁性能的这一降低幅度需要视该磁体的应用条件及要求而定，因此，所谓的磁体的可工作温度Tw对于同一磁体来说是一个待定值，也就是说，同一永磁体在不同的应用场合可以有不同的可工作温度Tw。

显然，磁性材料的居里温度Tc代表着该材料的理论工作温度极

限。事实上，永磁材料的实际可工作Tw远低于Tc。例如，纯三元的Nd-Fe-B磁体的Tc为312?C，而其实际可工作Tw通常不到100?C。通过在Nd-Fe-B合金中添加重稀土金属以及Co、Ga等元素，可显著提高Nd-Fe-B磁体的Tc和可工作Tw。值得注意的是，任何永磁体的可工作Tw不仅与磁体的Tc有关，还与磁体的jHc等磁性能指标、以及磁体在磁路中的工作状态有关。

什么叫永磁体的回复导磁率(?rec.)，什么叫J退磁曲线方形度(Hk/jHc)，它们有何意义

当磁体处在动态工作条件下时，外部反向磁场H或磁体内部的退磁场Hd呈周期性变化，此时如图2所示的工作点D亦呈周期性往复变化，定义在磁体的B退磁曲线上工作点D往复变化的轨迹为磁体的动态回复线，该线的斜率为回复导磁率?rec.。显然，回复导磁率?rec.表征了磁体在动态工作条件下的稳定性，它也是永磁体的B退磁曲线方形度，因此它是永磁体的一个重要的磁特性指标之一。对于Nd-Fe-B烧结磁体，B退磁曲线为直线且bHc约等于Br，其回复导磁率?rec.等于B退磁曲线的斜率且?rec.=1.03~1.10。?rec越小，磁体在动态工作条件下的稳定性就越好。

值得注意的是，若磁体的B退磁曲线不是直线，则磁体的回复导磁率?rec.在不同工作点就有不同的值，此时如何把磁体设计在最稳定的工作状态，就显得非常重要。

定义磁体的J退磁曲线上，J=0.9Jr时的反向磁场大小为Hk，Hk/jHc可以直观地表示磁体的J退磁曲线方形度。对于具有高jHc 的Nd-Fe-B烧结磁体，jHc远远大于bHc，当反向磁场大于bHc但小于jHc时，相应的B退磁曲线已进入第三象限。由（1-1）式可知，此时若磁体的J退磁曲线仍为直线，则相应第三象限的B退磁曲线亦保持直线，此时磁体的?rec仍保持较小值，在反向外磁场撤消后，磁体的工作点仍能恢复到原来的位置。因此，Hk/jHc也是永磁体的一个重要的磁特性指标之一，它和?rec一样，表征了磁体在动态工作条件下的稳定性。

金属磁性材料分为几大类，它们是如何划分的

金属磁性材料分为永磁材料、软磁材料二大类。通常将内禀矫顽力大于0.8kA/m的材料称为永磁材料，将内禀矫顽力小于0.8kA/m 的材料称为软磁材料。

什么叫Nd-Fe-B永磁体，它分几大类

Nd-Fe-B永磁体是1982年发现的迄今为止磁性能最强的永磁材料。其主要化学成分为Nd（钕）、Fe（铁）、B（硼），其主相晶胞在晶体学上为四方结构，分子式为Nd2Fe14B（简称2:14:1相）。除主相Nd2Fe14B外，Nd-Fe-B永磁体中还含有少量的富Nd相、富B相

等其它相。其中主相和富Nd相是决定Nd-Fe-B磁体永磁特性的最重要的二个相。今天，Nd-Fe-B永磁体已广泛应用于计算机、医疗器械、通讯器件、电子器件、磁力机械等领域。

Nd-Fe-B磁体分为烧结和粘结二大类。通常的Nd-Fe-B烧结磁体是用粉末冶金方法制造的各向异性致密磁体；而通常的Nd-Fe-B粘结磁体是用激冷的方法获得微晶粉末，每个粉末内含有多个Nd-Fe-B微晶晶粒，再用聚合物或其它粘结剂将粉末粘结成大块磁体，因而通常的Nd-Fe-B粘结磁体是非致密的各向同性磁体。因此，通常的Nd-Fe-B 烧结磁体的磁性能远高于Nd-Fe-B粘结磁体，但Nd-Fe-B粘结磁体有着许多Nd-Fe-B烧结磁体不可替代的优点：可以用压结、注射等成型方法制作尺寸小、形状复杂、几何精度高的永磁体，并容易实现大规模自动化生产；另外，Nd-Fe-B粘结磁体还便于任意方向充磁，能方便制作多极乃至无数极的整体磁体，而这对于Nd-Fe-B烧结磁体来说通常很难实现；由于Nd-Fe-B粘结磁体中主相Nd2Fe14B呈微晶状态，因此它还具有比烧结磁体耐蚀性好等优点。

什么叫Nd2Fe14B主相

主相Nd2Fe14B是Nd-Fe-B永磁体中唯一的具有单轴各向异性的硬磁性相，其体积分数占磁体中各相的90%以上，因而称为主相。其晶体结构如图3所示：晶格常数a＝0.882nm，c＝1.224nm，c轴为易磁化轴，每个单胞含有4个分子式的68个原子。Nd2Fe14B相的内禀磁性是：居里温度Tc=585K，室温各向异性常数K1＝4.2MJ/m3，K2＝0.7MJ/m3，各向异性场?0Ha＝7.3T，室温饱和磁极化强度Js＝1.61T。Nd2Fe14B的基本磁畴结构参数为：畴壁能密度?=30MJ/m2，畴壁厚度?=5.2nm，单畴粒子临界尺寸Dc=0.26?m。

若磁体的成分中添加了合金元素，主相的晶体结构不会发生变化，但其内禀磁性会发生一定的改变，添加合金元素的目的是为了改善磁体的内禀矫顽力或其它特性。值得注意的是：在磁体中添加任何合金元素都会降低主相Nd2Fe14B的饱和磁极化强度Js。

什么叫富Nd相，它有何意义

除主相Nd2Fe14B 外，Nd-Fe-B磁体中的另一重要的相就是富Nd相。富Nd相的成分和结构都非常复杂：Nd含量可以从55%到95%以上，其晶体结构可以是fcc(面心立方)、dhcp(双六方)或非晶态。其结构和成分随磁体合金的成分、工艺而变化。例如，铸锭中的富Nd 相的成分、结构与烧结态磁体是不同的；而烧结态磁体中的富Nd相的成分、结构与回火态磁体又不相同。富Nd相的存在是大块Nd-Fe-B 磁体具有高矫顽力的重要原因，永磁材料工作者的重要任务之一就是认识、了解和控制富Nd相。

由13 Q可知，若磁体中只存在主相Nd2Fe14B，则磁体在磁化或反磁化过程中，内部的畴壁很容易移动，在宏观上表现为磁体很容易被磁化或反磁化，Nd-Fe-B磁体的矫顽力就很低；若主相Nd2Fe14B 晶粒周围被非磁性的富Nd相包围，则磁体在磁化或反磁化过程中，磁体内部畴壁的移动便只限于一个晶粒内进行，在宏观上表现为磁体较难被磁化或反磁化，Nd-Fe-B磁体的矫顽力就较高。

Nd-Fe-B磁体中的氧主要富集在富Nd相内，起着破坏富Nd相对主相Nd2Fe14B晶粒的隔离作用，因此氧对Nd-Fe-B磁体的矫顽力的影响很大。此外，氧对富Nd相在烧结后冷却时的共晶行为以及富Nd相与主相之间的边界特征产生重要影响。

Nd-Fe-B烧结磁体的制作工艺是什么样的流程

在中国，通常的Nd-Fe-B烧结磁体制作工艺流程是：

熔炼合金----制粉----取向压型-----烧结-----回火-----磁性能检测-----毛坯精整-----切割-----精磨-----半成品检验-----电镀-----成品检验-----包装入库。

烧结Nd-Fe-B磁体的机械性能有何特点

烧结Nd-Fe-B磁体是一种典型的脆性材料。在磁体的加工、组装、使用过程中，需注意防止磁体承受剧烈的冲击、碰撞、和过大的张应力，以免磁体开裂或崩边掉角。

值得注意的是，由于充磁状态的烧结Nd-Fe-B磁体磁力很强，在操作磁化状态的磁体时，还需特别注意人身安全。对于尺寸较大的磁化状态磁体的组装，必须事先配备好相应的组装工具，防止因磁体的强吸合力扎伤手指。

烧结Nd-Fe-B磁体的深加工工艺有何特点

烧结Nd-Fe-B磁体的深加工工艺流程是：

磁体毛坯----外轮廓精整----切割----精磨----倒角----电镀----检验、测试----成品

磁体的外轮廓精整一般用无心磨床（圆柱形磁体）或平面磨床（方形磁体）完成，使毛坯磁体具有规整的外轮廓度并达到规定的几何尺寸；

切割工序是用金刚石内圆切片机或线切割机，将精整后的毛坯磁体切割成接近成品的形状和尺寸；

精磨工序是将切割好的磁体用平面磨床、双面磨床或其它磨床将磁体的尺寸、形位公差加工到成品所规定的要求；

倒角是电镀前的预处理工序，为减缓在电镀过程中磁体棱边因电流密度相对集中而造成的镀层厚度不均匀。由于通常的烧结Nd-Fe-B 成品磁体尺寸小、形状不一，因此采用自由滚磨光整工艺最为适合该产品的大批量倒角加工。自由滚磨光整技术有：振动式滚磨光整、涡流式滚磨光整、离心式滚磨光整、主轴式滚磨光整等多种方法。其中，振动式滚磨光整生产效率高、倒角速度快，已广泛为烧结Nd-Fe-B磁体深加工厂家所采用；

电镀是为了在磁体表面形成对磁体的保护层，通常采用自由滚镀工艺来实现，对于尺寸较大的磁体，则采用挂镀工艺。烧结Nd-Fe-B 磁体的镀层视磁体的使用环境和外观要求分镀Ni、镀Zn、磷化、电泳、合金镀、复合镀等。

烧结Nd-Fe-B磁体的表面保护层除电镀外，还有物理气相沉积(PVD)法，物理气相沉积又分蒸发镀、溅射镀、离子镀三类，可形成Al、Zn、Cr等镀层；化学气相沉积(CVD)则可形成Ti、Cr等的氮化物、碳化物镀层。此外，烧结Nd-Fe-B磁体还可以用表面化学钝化、化学镀、热浸渍、热喷涂等方法获得各种不同的表面保护层。

检验、测试工序是对磁体成品的尺寸和形位公差、外观状态、镀层耐蚀性、磁性能等产品规定的各项指标进行检测。

烧结Nd-Fe-B磁体的电镀工艺有何特点

烧结Nd-Fe-B磁体电镀的基本工艺大致可分为如下三个阶段：1. 镀前表面处理

磁体镀前要进行除油、清洗、浸蚀（活化）、再清洗等表面处理，电镀前磁体的表面要做到无油污、无氧化皮及锈蚀物等，镀前磁体的表面状况直接影响产品的镀层质量。

2. 电镀

经表面处理后的磁体进行电镀时，镀层质量的好坏主要取决于镀液配方和操作条件等因素。因此，在电镀操作过程中必须严格遵守工艺规范，控制好镀液成分、添加剂配比、工作温度、电流密度等参数，并根据镀层厚度要求和沉积速度，控制好电镀时间。

3. 镀后处理

镀后处理也是电镀中的一个重要环节。例如，磁体在电镀后一般要进行中和处理和清洗，有时还要进行光泽处理（出光）、钝化、有机物涂覆等处理以满足产品的特殊要求。

什么叫磁力线，它有何特点

人们将磁力线定义为处处与磁感应强度相切的线，磁感应强度的方向与磁力线方向相同，其大小与磁力线的密度成正比。了解磁力线的基本特点是掌握和分析磁路的的基础。

理论和实践均表明，磁力线具有下述基本特点：

1. 磁力线总是从N极出发，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路。这一现象在电磁学中称为磁通连续性定理，由Maxwell方程描述为：

V.B=0 (4-1)

上式又称为磁场的高斯定律，表示任意磁场的散度为0，即通过任意闭合曲面的净磁通总是0，磁力线总是闭合的。

2. 同电流类似，磁力线总是走磁阻最小（磁导率最大）的路径，因此磁力线通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线。

3. 任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存在相交的磁力线。

4. 当铁磁材料未饱和时，磁力线总是垂直于铁磁材料的极性面。当铁磁材料饱和时，磁力线在该铁磁材料中的行为与在非铁磁性介质（如空气、铝、铜等）中一样。

由于磁力线具有这样的基本特性，因此介质的磁化状态取决于介质的磁学特性和几何形状。显而易见，在通常情况下，介质都处于非均匀磁化状态，也就是说通常介质内部的磁力线都成曲线状态且分布不均匀；另外，由于在自然界虽存在电的绝缘体，但不存在磁的绝缘体，使得通常的磁路都存在漏磁。介质处于非均匀磁化状态和磁路都

存在漏磁这二个特征，就决定了磁路的准确计算非常复杂。。

什么叫磁路，什么叫磁路的开路、闭路状态

磁路是指由一个或多个永磁体、载流导线、软铁按一定形状和尺寸组合，以形成具有特定工作气隙磁场的构件。软铁可以是纯铁、低碳钢、Ni-Fe合金、Ni-Co合金等具有高磁导率的材料。软铁又称为轭铁，它在磁路中起着控制磁通流向、增加局部磁感应强度、防止或减少漏磁、以及提高整个构件的机械强度的作用。

通常将没有软铁时单个磁体所处的磁状态称为开路状态；当磁体处在由与软铁一起构成的磁通回路中时，称此磁体处于闭路状态。

什么叫安培定律

在麦克斯韦(Maxwell)方程组中，磁场强度H与电流密度J的关系为：

V*H=J (4-2)

其积分形式为：

（4-3）

它表示，磁场H沿任意回路的线积分等于以该回路为边界的任意曲面内的电流强度，这就是著名的安培环路定律。安培环路定律和磁通连续性定理是求解一切磁路问题的二个基本关系式。

从人类发现天然磁石能吸引铁、并可作成指南针用于航海，到1820年奥斯特发现电和磁之间的关系，期间经过了2000多年的漫长历史。1825年前后，安培和欧姆分别提出了他们划时代的定律。同年，William Sturgeon制成了人类历史上第一个电磁铁。1830年，法拉第（Michael Faraday）和亨利（Joseph Henry）分别发现了电磁感应现象。1832年，William Sturgeon 发明了转动式电磁发动机。1856年，德国的西门子（Werner Siemens）发明了划时代的电动机。1873年，伦敦皇家科学院的麦克斯韦(J. C. Maxwell)用系统而精确的数学形式表达了有关电和磁的全部定律----麦克斯韦方程组，至此，电磁学理论基本成熟。麦克斯韦方程组凝聚了从1820年到1860年间，许多值得人类永远纪念的杰出科学家的贡献。他们是：库仑、安培、法拉第、高斯、韦伯、赫姆霍兹、亨利、焦耳、楞茨、泊松、麦克斯韦、洛仑兹、毕奥等。

电磁学知识点总结

一、磁场 考点1、 磁场的基本概念 1. 磁体的周围存在磁场。 2. 电流的周围也存在磁场 3. 变化的电场在周围空间产生磁场(麦克斯韦)。 4. 磁场与电场一样,也就是一种特殊物质 5. 磁场不仅对磁极产生力的作用, 对电流也产生力的作用. 6. 磁场的方向——在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就就是那一点的磁场方向. 7. 磁现象的电本质:磁铁的磁场与电流的磁场一样,都就是由电荷的运动产生的. 考点2、 磁场的基本性质 磁场对放入其中的磁极或电流有磁场力的作用.(对磁极一定有力的作用;对电流只就是可能有力的作用,当电流与磁感线平行时不受磁场力作用)。 1. 磁极与磁极之间有磁场力的作用 2. 两条平行直导线,当通以相同方向的电流时,它们相互吸引,当通以相反方向的电流时,它们相互排斥 3. 电流与电流之间,就像磁极与磁极之间一样,也会通过磁场发生相互作用. 4. 磁体或电流在其周围空间里产生磁场,而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用. 5. 磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都就是通过磁场来传递的 考点3。磁感应强度(矢量) 1、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的安培力F 安跟电流I 与导线长度L 的乘积IL 的比值叫做磁感应强度l I F B 安 =,(B ⊥L,LI 小) 2、磁感应强度的单位:特斯拉,简称特,国际符号就是T m A N 1T 1?= 3、磁感应强度的方向: 就就是磁场的方向. 小磁针静止时北极所指的方向,就就是那一点的磁场方向.磁感线上各点的切线方向就就是这点的磁场的方向.也就就是这点的磁感应强度的方向. 4、磁感应强度的叠加——类似于电场的叠加

电磁学基本知识

第一章 电机中的电磁学基本知识 1.1 磁路的基本知识 1.1.1 电路与磁路 对于电路系统来说，在电动势E 的作用下电流I 从E 的正极通过导体流向负极。构成一个完整的电路系统需要电动势、电导体，并可以形成电流。 在磁路系统中，也有一个磁动势F （类似于电路中的电势），在F 的作用下产生一个Φ（类似于电路中的电流），磁通Φ从磁动势的N 极通过一个通路（类似于电路中的导体）到S 极，这个通路就是磁路。由于铁磁材料磁导率比空气大几千倍，即空气磁阻比铁磁材料大几千倍，所以构成磁路的材料均使用导磁率高的铁磁材料。然而非铁磁物质，如空气也能通过磁通，这就造成铁磁材料构成磁路的周围空气中也必然会有磁通σΦ（，由于空气磁阻比铁磁材料大几千倍，因而σΦ比Φ小的多，σΦ常常被称为漏磁通，Φ称为主磁通。因此磁路问题比电路问题要复杂的多。 1.1.2 电机电器中的磁路 磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。并且在电机和某些电器的磁路中，一般还需要一段空气隙，或者说空气隙也是磁路的组成部分。 图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。图(a)是普通变压器的磁路，它全部由铁磁材料组成；图(b)是电磁继电器磁路，它除了铁磁材料外，还有一段空气隙。 图(c)表示电机的磁路，也是由铁磁材料和空气隙组成；图(b)是无分支的串联磁路，空气隙段和铁磁材料串联组成；图(a)是有分支的并联磁路。图中实（或虚）线表示磁通的路径。 (a) (b) (c) 图1—1 几种常用电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯； (b) 电磁继电器常用铁芯； (c) 电机磁路 1.1.3 电气设备中磁动势的产生 为了产生较强的磁场，在一般电气设备中都使用电流产生磁场。电流产生磁场的方法是：把绕制好的N 匝线圈套装在铁心上，并在线圈内通入电流i ，这样在铁心和线圈周围的空间中就会形成磁场，其中大多数磁通通过铁心，称为主磁通Φ；小部分围绕线圈，称为漏磁通σΦ，如图1—2所示。套装在铁心上用于产生磁通的N 匝线圈称为励磁线圈，励磁

电磁学基础知识

电磁学基础知识 电场 一、场强E （矢量，与q 无关） 1．定义：E ＝ 单位：N/C 或V/m 方向：与＋q 所受电场力方向 电场线表示E 的大小和方向 2．点电荷电场：E ＝ 静电力恒量 k ＝ Nm 2/C 2 匀强电场：E ＝ d 为两点在电场线方向上的距离 3．E 的叠加——平行四边形定则 4．电场力（与q 有关） F ＝ 库仑定律：F ＝ （适用条件：真空、点电荷） 5．电荷守恒定律（注意：两个相同带电小球接触后，q 相等） 二、电势φ（标量，与q 无关） 1．定义：φA ＝ ＝ ＝ 单位：V 说明：φ＝单位正电荷由某点移到φ＝0处的W ⑴沿电场线，电势降低 ⑵等势面⊥电场线；等势面的疏密反映E 的强弱 2．电势叠加——代数和 3．电势差：U AB ＝ ＝ 4．电场力做功：W AB ＝ 与路径无关 5．电势能的变化：Δε＝W 电场力做正功，电势能 ；电场力做负功，电势能 需要解决的问题： ①如何判电势的高低以及正负（由电场线判断） ②如何判电场力做功的正负（由F 、v 方向判） ③如何判电势能的变化（由W 的正负判） 三、电场中的导体 1．静电平衡：远端同号，近端异号 2．静电平衡特点 ⑴E 内＝0；⑵E 表面 ⊥表面；⑶等势体（内部及表面电势相等）；⑷净电荷分布在外表面 四、电容器 1．定义：C ＝ （C 与Q 、U 无关） 单位：1 F ＝106 μF ＝1012 pF 2．平行板电容器： C ＝ 3．两类问题：①充电后与电源断开， 不变；②始终与电源相连， 不变 五、带电粒子在电场中的运动 1．加速：qU ＝ 2．偏转：v ⊥E 时，做类平抛运动 位移：L ＝ ； y ＝ ＝ ＝ 速度：v y ＝ ＝ ； v ＝ ； tan θ＝ 六、实验：描绘等势线 1．器材： 2．纸顺序：从上向下

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三、电磁学 【电磁学】电学与磁学的统称，是物理学中的一个重要部门。研究电磁现象的规律和应用的科学。研究对象包括静电现象、磁现象、电流现象、电磁感应、电磁辐射和电磁场等。磁现象和电现象本质上是紧密联系在一起的，变化的磁场能够激发电场，变化的电场也能够激发磁场。它是电工学和无线电电子学的基础。 【电】人类在很早以前就知道琥珀摩擦后，具有吸引稻草片或羽毛屑等轻小物体的特性。物体具有吸引其它物体的这种性质叫做“物体带电”或称“物体有了电荷”，并认识到电有正负两种；同性相斥，异性相吸。当时并不知道电是实物的一种属性，认为电是附着在物体上的，因而把它称为电荷，并把具有这种斥力或引力的物体称为带电体。习惯上经常也把带电体本身简称为电荷。近代科学证明；构成实物的许多基本粒子都是带电的，如质子带正电，电子带负电，质子和电子具有的绝对电量是相等的，是电量的最小单位。一切物质都是由大量原子构成，原子又是由带正电的原子核和带负电的电于组成。通常，同一个原子中的正负电量相等，因此在正常情况下表现为中性的或不带电的。若由于某些原因（如摩擦、受热或化学变化等）而失去一部分电子，就带正电，若得到额外的电子时，就带负电。用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒就失去电子而带正电，丝绸得到电子而带负电。 【摩擦起电】两种不同物体相互摩擦后，分别带有正电和负电的现象。其原因是，当物体相互摩擦时电子由一个物体转移到另一个物体上，因此原来两个不带电的物体因摩擦而带电，它们所带的电量数值上相等，电性上相异。 【静电感应】在带电体附近的导体，受带电体的影响在其表面的不同部分出现正负电荷的现象叫作“静电感应”。因为，在带电体电场作用下，导体中的自由电子进行重新分布，造成导体内的电场随之而变化，直到抵消了带电体电场的影响，使它的强度减小到零为止。结果靠近带电体的一端出现与带电体异号的电荷，另一端出现与带电体同号的电荷。如果导体原来不带电，则两端带电数量相等；如果导体原来带电，则两端电量的代数和应与导体原带电量相等。在带电体附近的导体因静电感应而表面出现电荷的现象称为“感生电荷”。 【电荷守恒定律】在任何物理过程中，各个物体的电荷可以改变，但参于这一物理过程的所有物体电荷的代数和是守恒的，也就是说：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。例如中性物体互相摩擦而带电时，两物体带电量的代数和仍然是零。这就是电荷守恒定律。 【库仑定律】表述两个静止点电荷间相互作用力的定律。是法国物理学家库仑于1785年发现的。概述为：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小和它们的电量Q

高考物理新电磁学知识点之磁场基础测试题及解析

高考物理新电磁学知识点之磁场基础测试题及解析 一、选择题 1．质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速度率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（） A．M带正电，N带负电 B．M的速度率小于N的速率 C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间等于N的运行时间 2．如图所示，两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行、大小分别为B和2B。一带正电粒子（不计重力）以速度v从磁场分界线MN上某处射入磁场区域Ⅰ，其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN成60 角，经过t1时间后粒子进入到磁场区域Ⅱ，又经过t2时间后回到区域Ⅰ，设粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的角速度分别为ω1、ω2，则() A．ω1∶ω2＝1∶1B．ω1∶ω2＝2∶1 C．t1∶t2＝1∶1D．t1∶t2＝2∶1 3．在探索微观世界中，同位素的发现与证明无疑具有里程碑式的意义。质谱仪的发现对证明同位素的存在功不可没，1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（） A．该束粒子带负电 B．速度选择器的P1极板带负电 C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q m 越小

4．对磁感应强度的理解，下列说法错误的是（） A．磁感应强度与磁场力F成正比，与检验电流元IL成反比 B．磁感应强度的方向也就是该处磁感线的切线方向 C．磁场中各点磁感应强度的大小和方向是一定的，与检验电流I无关 D．磁感线越密，磁感应强度越大 5．如图所示，一块长方体金属板材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当通以从左到右的恒定电流I时，金属材料上、下表面电势分别为φ1、 φ2。该金属材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为a、与磁场平行的边长为b，金属材料单位体积内自由电子数为n，元电荷为e。那么 A． 12IB enb ?? -=B． 12IB enb ?? -=- C． 12 IB ena ?? -=D． 12 IB ena ?? -=- 6．如图，一带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动。已知电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外。粒子圆周运动的半径为R，若小球运动到最高点A时沿水平方向分裂成两个粒子1和2，假设粒子质量和电量都恰好均分，粒子1在原运行方向上做匀速圆周运动，半径变为3R，下列说法正确的是（） A．粒子带正电荷 B．粒子分裂前运动速度大小为REB g C．粒子2也做匀速圆周运动，且沿逆时针方向 D．粒子2做匀速圆周运动的半径也为3R 7．如图所示，在半径为R的圆形区域内，有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平 面（未画出）。一群比荷为q m 的负离子以相同速率v0（较大），由P点在纸平面内向不同 方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，最终打在磁场区域右侧足够大荧光屏上，离子重力不计。则下列说法正确的是（）

电磁学基础知识

电磁学基础知识 一、学习目的 1．掌握电场和磁场的相关基础知识 2．熟练解决带电粒子在电场、磁场及复合场运动的相关问题 3．熟练运用闭合电路欧姆定律解决电路问题 4．能够运用法拉第电磁感应定律解决电磁感应的相关问题 二、活动内容： 活动一、回忆电场和磁场的相关内容，完成下列题目 例1．如图所示，在等量异种电荷形成的电场中，画一正方形ABCD ，对角线AC 与两点电荷连线重合，两对角线交点O 恰为电荷连线的中点。下列说法中正确的是（ ） A ．A 点的电场强度大于B 点的电场强度且两点电场强度方向不同 B ．B 、D 两点的电场强度及电势均相同 C ．一电子由B 点沿B→C→ D 路径移至D 点，电势能先减小后增大 D ．一质子由C 点沿C→O→A 路径移至A 点，电场力对其先做负功后做正功 例2．将两个分别带有电荷量-2Q 和+5Q 的相同金属小球 A 、 B 分别固定在相距为r 的两处（均可视为点电荷），它们间库仑力的大小为 F ．现将第三个与 A 、 B 两小球完全相同的不带电小球 C 先后与A 、 B 相互接触后拿走， A 、 B 间距离保持不变，则两球间库仑力的大小为（ ） A ．F B ．51 F C ．F 109 D ．F 41 例3．质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d ，杆ab 与导轨间的摩擦因数为μ.有电流时，ab 恰好在导轨上静止，如图所示.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是 （ ） 小结： + — O A B C D

活动二、回顾带电粒子在电场、磁场及重力场中的运动情况，综合解决带电粒子在复合场中的运动，完成下列题目 例4．回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分 是两个D 形金属盒，两盒相距很近，接高频交流电源，两盒间的窄缝中 形成匀强电场，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面．带电粒子 在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆 周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核 （31H ）和α粒子（42He ），比较它们所需加的高频交流电源的周期和获得 的最大动能的大小，有 （ ） A ．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 B ．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 C ．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D ．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 例5．如图所示，质量为m 、电荷量为e 的质子以某一初速度从坐标原点O 沿x 轴正方向进入场区，若场区仅存在平行于y 轴向上的匀强电场时，质子通过P （d ，d ）点时的动能为k E 5；若场区仅存在垂直于xoy 平面的匀强磁场时，质子也能通过P 点。不计质子的重力。设上述匀强电场的电场强度大小为E 、匀强磁场的磁感应强度大小为B ，则 下列说法中正确的是（ ） A. ed E E k 3= B. ed E E k 5= C. ed mE B k = D. ed mE B k 2= 小结： 活动三、回忆闭合电路欧姆定律，分析电路，完成下列题目 例6．如图所示，L 1、L 2、L 3为三个相同的灯泡。在变阻器R 的滑片P 向上移动过程中，下列判断中正确的是（ ） A ．L 1变亮，L 3变暗 B ．L 2变暗，L 3变亮 C ．L 1中电流变化量大于L 3中电流变化量 D ．L 1中电流变化量小于L 2中电流变化量 L 3 L 1 L 2 R P E r

初中电磁学知识点总结

初中物理电磁学知识点总结 1、电路：把电源、用电器、开关、导线连接起来组成的电流的路径。 2、通路：处处接通的电路；开路：断开的电路；短路：将导线直接连接在用电器或电源两端的电路。 3、电流的形成:电荷的定向移动形成电流.(任何电荷的定向移动都会形成电流) 4、电流的方向:从电源正极流向负极. 5、电源:能提供持续电流(或电压)的装置. 6、电源是把其他形式的能转化为电能.如干电池是把化学能转化为电能.发电机则由机械能转化为电能. 7、在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。 8、有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合. 9、导体:容易导电的物体叫导体.如:金属,人体,大地,盐水溶液等.导体导电的原因：导体中有自由移动的电荷； 10、绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等. 原因：缺少自由移动的电荷 11、电流表的使用规则:①电流表要串联在电路中;②电流要从"+"接线柱流入,从"-"接线柱流出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上.实验室中常用的电流表有两个量程:①0～0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0～3安,每小格表示的电流值是0.1安. 12、电压是使电路中形成电流的原因,国际单位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV). 1千伏=1000伏=1000000毫伏. 13、电压表的使用规则:①电压表要并联在电路中;②电流要从"+"接线柱流入,从"-"接线柱流出;③被测电压不要超过电压表的量程;实验室常用电压表有两个量程:①0～3伏,每小格表示的电压值是0.1伏; ②0～15伏,每小格表示的电压值是0.5伏. 14、熟记的电压值:①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④安全电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏. 15、电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用.国际单位:欧姆(Ω);常用:兆欧(MΩ),千欧(KΩ);1兆欧=1000千欧; 1千欧=1000欧. 16、决定电阻大小的因素:材料,长度,横截面积和温度 17、滑动变阻器: A. 原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的. B. 作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压. C. 正确使用:a,应串联在电路中使用;b,接线要"一上一下";c,闭合开关前应把阻值调至最大的地方. 18、欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.公式:I=U/R.公式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω). 19、电功的单位：焦耳，简称焦，符号J；日常生活中常用千瓦时为电功的单位，俗称“度”符号kw.h 1度=1kw.h=1000w×3600s=3.6×106J 20．电能表是测量一段时间内消耗的电能多少的仪器。A、“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用；B、“10（20）A” 指这个电能表长时间工作允许通过的最大电流为10安，在短时间内最大电流不超过20安；C、“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；D、“600revs/KWh”指这个电能表的每消耗一千瓦时的电能，转盘转过600转。 21．电功公式:W=Pt=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒). 22、电功率(P):表示电流做功的快慢的物理量.国际单位:瓦特(W);常用:千瓦（KW）公式:P=W/t=UI

(完整)初中物理----磁学基础试题

磁学试题 一、选择题 1、关于磁感线，以下说法正确的是（） A．磁感线是磁场中客观存在的曲线B．磁感线起始于磁铁的N极，终于磁铁的S极 C．磁感线上每一点的切线方向就是放在该处的小磁针静止时N极的指向 D．磁感线都是曲线，没有直线 2、条形磁铁的中间部分叫做磁性中性区，关于磁中性区的磁性情况，正确的说法是（） A．磁性最弱B．没有磁性 C．磁性比两极弱D。磁性比S极强，比N极弱 3、图1所示的小磁针N极（黑色的那一端）的指向，其中错误的是（） A.a B.b C.c D.d 4、如图 2 所示，小磁针牌静止状态，由此判断a、b两磁极的磁性是（） A.a为N极，b为S极 B.a 为S极，b为N极 C.a为N极，b为N极 D.a为S极，b为S极 5、在下列设备中，主要不是利用电磁铁工作的是（） A．发电机 B.电铃 C.电磁继电器 D.电磁起重机 6、英国科学家法拉第的重大发现是（） A．导体中有电流通过时，导体都要发热，即电流的热效应 B．通电导体的周围和磁体一样，存在磁场 C．通电导体在磁场中要受到磁场力的作用D．电磁感应现象 7、图3中“O”表示垂直于纸面的一根导线，这是闭合电路的一部分，它在磁场中的运动方向如图所示，不可能产生 感应电流的是（） 8、直流电动机中转子的线圈通过换向器、电刷和直流电源相连接，这里换向器与电刷的作用是（） A．不断改变电流的方向，使线圈能够完成正、反转动 B．适时地自动改变电流的方向使线圈始终向一个方向转动 C．不断地改变磁场的方向以改变线圈转动的方向 D．不断地改变磁场的方向，使线圈始终朝一个方向转动 9、电磁铁的铁芯（） A．采用钢棒，因为钢棒比铁棒硬B．采用铁棒，因为铁棒的磁性不能保留下来 C．采用铁棒，因为铁棒价格较低D．采用钢棒，因为钢棒的磁性能够保留下来 10、下列四种用电器中，主要应用电流磁效应的是（） A．电灯B电饭锅C电炉D电铃 11、下列说法正确的是（） A、在地磁场的作用下，指南针的N极始终指向南方 B、为了在电流过大时能自动切断电路，保险丝应串联在电路中图4

第一章 电路基础知识

第一章 电路基础知识 §1-1电流和电压 一、填空题 1．_ ___流通的路径称为电路，通常电路是由__ __、__ __、__ __和__ __组成。 2．习惯上规定__ __电荷移动的方向为电流的方向，因此，电流的方向实际上与电子移动的方向___ _。 3．金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向__ __。 4．电流分__ __和 两大类，凡____ ___ _的电流称为_ ___，简称 ；凡 的电流称为 ，简称 。． 5．若3 min 通过导体横截面的电荷量是1.8 C ，则导体中的电流是 A 。 6．测量电流时，应将电流表__ __接在电路中，使被测电流从电流表的__ __接线柱流进，从__ __接线柱流出；每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的__ __。 7．电压是衡量__ __做功能力的物理量；电动势表示电源____ __的能力。 8．电路中某点与__ __的电压即为该点的电位，若电路中a 、b 两点的电位分别为 a U 、 b U ， 则a 、b 两点间的电压ab U =__ __；ba U = 。 9．参考点的电位为__ __，高于参考点的电位取__ __值，低于参考点的电位取_ ___值。 10.电动势的方向规定为在电源内部由__ __极指向 极。 11．测量电压时，应将电压表和被测电路__ __联，使电压表接线柱的正负和被测两点的电位__ __。 12.如图1-1所示，电压表的a 应接电阻的_ __端，b 应接电阻的__ __端。电流表的a 应接电阻的__ __端。 一、判断题 ( )1．导体中的电流由电子流形成，故电子流动的方向就是电流的方向。 ( )2．电源电动势的大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。 ( )3．电压和电位都随参考点的变化而变化。 图1-1

08.磁学基础知识

引言 ?无论是电子技术、电力技术、通信技术、还是空间技术、计算技术、生物技术，乃至家用电器，磁学和磁性材料都是不可缺少的重要部分。 ?从1902年P.塞曼和H.A.洛伦兹获得诺贝尔奖，到1998年华裔的崔琦先生获诺贝尔物理学奖，至少有24次诺贝尔奖得主在磁学领域作出了杰出的贡献； ?公元前2500年我国已有磁性指南——司南的记载，其开创了人类对磁学和磁性材料研究的先河； ?以磁科学进行研究的创始者当数吉尔伯特，后经安培、奥斯特、法拉第等人开创性的发现和发明，初步奠定了磁学科学的基础。 ?从1900年到1930年，先后确立了金属电子论、顺磁性理论、分子磁场、磁畴概念、X射线衍射分析、原子磁矩、电子自旋、波动力学、铁磁性体理论、金属电子量子论、电子显微镜等相关的的理论。从而形成了完整的磁学科学体系。在此后的20~30年间，出现了种类繁多的磁性材料。 ?我国的磁学前辈当数叶企孙（1924年从美国哈佛大学获博士学位回国）、施汝为先生（1931年在国内发表了第一篇磁学研究论文），现我国已有十余所高校、十几个研究所及几百个生产企业从事磁学研究、教学和生产。

磁性材料是电子功能材料中极其重要的一类，已成为现代工业和科学技术的支撑性材料之一； 广泛应用于通信、自动化、电机、仪器仪表、广播电视、计算机、家用电器以及医疗卫生等领域，如各类变压器、电感器、滤波器、磁头和磁盘、各类磁体、换能器以及微波器件等； 这类材料按其导电性差异，可分为金属和铁氧体磁性材料两大类；按其磁性能差异，又可分为软磁、永磁、旋磁、压磁以及磁光材料等类别。

?应用：精密的仪器仪表；电讯、电声器件；工业设备；控制器件；其它器件。?作用原理 利用永磁材料在给定 的空间产生一定的磁 场强度； 利用永磁合金的磁滞 特性产生转动矩，使 电能转化为机械能。?特点 充磁后，去掉外磁场 后仍可保留磁性。

磁学基本参数

磁学中的基本物理量 公式： HL=IN （全电流定律）H磁化强度；L磁路长度；I电流；N匝数 μ=B/H B磁感应强度；H磁化强度（也叫磁场强度） Ф=B*S=L*I S横截面积；L电感量；I电流 U=dФ/dt=L*di/dt Ф磁通量；t时间；L电感量； 一、电流引出的物理量 电子在导体中的定向移动，称为电流 磁场是电流产生的，电流总是被磁场包围 有了电流，如果周围有某种导磁材料存在，则电流产生的磁场就会对导磁材料产生一个影响力，即在材料中产生一个力。这个力就是磁场强度（也叫磁化强度），用H表示 导磁材料受到H的作用，会在内部产生磁力线（形象化表示），就是B，叫做磁感应强度 相同的外加磁化强度对不同的导磁材料产生作用时，产生的B是不一样的，这就引出表征不同材料特性的物理量，磁导率μ，它表征了一种材料的导磁能力，导磁能力越强，在相同的磁化强度下，磁力线产生的越多，真空磁导率μ0=4∏×10-7H/m 空气磁导率与导磁材料磁导率有很大差别，即它们之间的导磁能力不一样，也就是它们对磁的阻碍能力不一样，也即磁阻不一样 磁通跟电流有相同的特性，总是喜欢走比较容易走的路，这就是磁芯会把电流产生的磁通限制在磁芯内的原因，当然肯定会有漏磁通 从这点可以看出，磁导率越大，漏磁通会越小。 磁导率与单匝感量之间的关系：AL=Ф/i=B*S/I=μS/L L平均磁路长度 B实际可以看做一个密度值，即磁力线的密度，因此它又叫磁通密度，相当于电学中的电流密 度，磁力线的总量可以用B在面积上的积分来计算即：Ф= s Bds=BS 这个磁力线的总量就是磁通量Ф 它的变化速度决定了线圈产生反电势的大小 电感量：单位电流产生的总磁通链，用L表示 ψ=NФ=Li L=ψ/i 另外，电感计算一般通过单匝感量乘以匝数的平方，L=AL*N2

磁学基础

3.15 磁学基础 C.A. Ross, 麻省理工大学，材料科学与工程系 参考文献：Jiles，Introduction to Magnetism and Magnetic Materials 磁物理量及单位 H＝磁场，A/m －表示能量梯度，或偶极子扭矩 B＝磁通量密度，T或Wb/m2 －单位面积的磁力线数目 M＝磁化量，A/m －磁矩，材料对磁场的响应 H 来自电流： 电流i在半径r处产生切线磁场H = i/2πr，磁场也可从磁性材料中产生。 B依赖于H： 在自由空间：B＝μ0H μ0 ＝4π 10-7 Henry/m 然而在材料内部：B＝μ0 (H+M) 或者：B＝μ0 μr H μr = 相对磁导率 或者：M＝H(μr -1) 或者：M＝χH χ＝(μr -1) ＝磁敏感强度 M和B都表明了材料是如何对磁场H做出响应的。B的磁力线是连续的。 注意以cgs单位表示的相同的表达式： B (Oersted)＝H (Gauss)＋4πM (emu/cc) 这里1Oe ＝ (1000/4π) A/m ＝79.6 A/m 1G = 10-4 T 1 emu/cc = 1 kA/m 不同类型材料 抗磁体：原子没有净磁矩，但是磁场会感应一个与磁场方向相反的小磁矩。磁化率为负值（μr <1）。 顺磁体：原子有净磁矩，但是其自旋方向是任意排列的。外加磁场可以轻微地改善排列，因此得到一个随1/T变化的小磁化率（μr >1）。 铁磁体具有自发磁化，其大的磁化率与样品的历史有关。表现出非线性和回线行为。

磁行为的起源 由于运动电荷的原因，电子的角动量产生磁化现象。 磁化现象来自：1）电子自旋，2）电子轨道运动。 成对电子的贡献互相抵消，因此经常在非成对电子的材料中发现强的磁化效应。 一个电子具有的磁矩为1 μB（波尔磁子）＝ 9.27×10-24 Am2 Stern-Gerlach和Zeeman实验表明了原子中磁化现象的量子化。 我们期望在过渡族金属（3d轨道未被填满）和稀土元素（4f轨道未被填满）中发现大的磁化效应，因为它们可能具有大的净自旋量。 例如：Fe3+离子有3d5轨道：每个原子具有5 μB（忽略轨道的贡献） Fe原子有3d8轨道：每个原子具有2 μB 由于交换耦合作用，铁磁体在相邻原子中发生自旋的自发有序化。如果自旋角为θ，则：交换能＝A(1-cosθ) 这里A为交换常量，例如，Fe的值为1.4×10-20 J 负的A值表示反平行排列：材料是反铁磁的或者亚铁磁的。 在居里温度以上，自旋是无序的，因此有kT~A（Fe的居里温度为770o C）。 自旋的定向排列通常形成具有不同取向的畴，整个样品不会表现出净磁矩。然而，这些畴可通过一个相对小的磁场实现定向排列（也就是说，畴壁可被移动），并引起大的净磁矩，因此其磁敏感强度会很高。M-H曲线为回线形状；重要的回线参数包括： －曲线围成的面积（磁场来回循环时消耗的能量） －饱和磁化强度（大磁场下的磁化强度） －剩余磁化强度（零磁场下的剩余磁化量） －矫顽场强（将磁化量变为零所需要的磁场强度） 各向异性与畴 磁能量包括以下各项： －交换能（所有的自旋平行排列以达到最小化） －静磁能（各畴具有不同取向，对外不显示磁场，从而达到最小化） －塞曼能（由于外加磁场E＝MH而形成的势能） －磁晶能（如果磁化沿一定的晶体学方向取向，例如Co中的c轴，则会降低能量） 形成畴结构可以降低能量。畴的典型尺寸为微米量级或者更大；畴壁宽度约为100 nm。 磁晶各向异性表示将磁化方向从取向轴（容易形成）“拉”回所需的能量。

《电工基础》 第一章 电路基础知识

2019至2020 学年第一学期 教师授课教案 类别： 授课专业班级： 课程：《电工基础》第一章电路基础知识开课时间： 总课时：40学时 使用教材： 授课教师： 教研室：

主要教学步聚与内容教学过程 设计 时间 分配 一、课堂组织 二、安全理念讲解 电工必须接受安全教育、掌握电工基本的安全知识，然后方可参加电工的实际操作。凡没有参加过安全教育、不懂得电工安全知识的学员，是不允许参加电工实习操作的。 三、新课导入： 电是一种自然现象，是一种能量，自然界的闪电就是电的一种现象。 电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。 电或电荷有两种：我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸，其吸引力或排斥力遵从库仑定律。 电是个一般术语，包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象，像闪电、静电等等，还有一些比较生疏的概念，像电磁场、电磁感应等等。 第一章电路基础知识 §1-1 电流和电压 一、电路 1.电路及其组成 电路：电流流通的路径。 电路的组成：电源、开关、负载和导线。 2.电路图：用电气符号描述电路连接情况的图，称电路原理导入新课 讲授 举例 2分 3分 5分 25分

图，简称电路图。 3.电路的功能： 1）进行能量的转换、传输和分配。 电能的传输示意图 2）实现信息的传递和处理。 扩音机电路示意图 课堂讨论：电路与电路图的结构及作用 二、电流 1．电流的形成：电荷的定向移动形成电流，移动的电荷又称载流子。 2．电流的方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方画图示范 讲授 10分 15分 发电机 升压 变压器 降压 变压器 用电 设备 输电线 放大器 1 放大器 2 放大器 3 话筒

电磁学基础-

《电磁学基础》课程教学大纲 课程代码：030032112 课程英文名称：Electromagnetism foundation 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：电类各专业 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是工科电气工程类本科各专业的一门重要的技术基础课。电类各专业主要课程的核心内容都是电磁现象在特定范围和条件下的体现,分析电磁现象的定性过程和定量计算方法是电类各专业学生掌握专业知识和技能的基础之一,因而电磁场课程所涉及的内容，是合格的电类专业本科生所应具备的知识结构的必要组成部分。不仅如此，电磁场理论又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。因此，学习这一课程不仅为学习专业课程准备了必要的基础知识，而且将对培养学生严谨的科学学风、科学方法以及抽象的思维能力、创新精神等，都起着十分重要的作用。通过本课程的学习，学生应从整体上掌握电磁场的基本概念、基本属性、基本理论和基本分析方法，了解电磁场边值问题的表述以及数值计算方法，了解电磁场的主要应用领域及其原理，训练分析问题、归纳问题的科学方法，培养用数学工具分析问题，解决问题的能力。为后续课程的学习和解决工程电磁场问题打下良好的基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 本课程在普通物理和工程数学的基础上，主要研究电磁场与电磁波的基本属性，运动规律，与物质的相互作用及其应用等，包括电磁场的数学物理基础、电磁场中的基本物理量和基本实验定律、静电场分析、静电场边值问题的解析法、稳恒磁场等部分。每个部分根据教学内容要求再分若干章节，循序渐进，便于学生学习掌握。通过本课程教学，培养学生具有运用场的观点定性分析和定量计算工程电磁场问题的初步能力，具体应达到下列要求： 1. 使学生对电磁场的基本概念、基本理论、基本分析方法和电磁场的能量和力效应等内容能够有比较全面的认识和正确的理解与掌握, 并了解物质的基本电磁性质和电磁场理论的一些应用，具有初步的应用能力；掌握电磁波在理想介质和导电媒质中传播的基本规律，并能对工程中一些基本交变电磁现象进行解释。 2. 使学生在掌握基础理论和技术技能的同时掌握本门课程的基本研究方法和科学思维方法。学会模型、抽象的思维方法，会根据具体条件，抓住主要矛盾，忽略次要因素，对研究对象作出合理的简化。 3. 学会用数学语言表述问题和使用高等数学工具去分析处理问题。在分析工程电磁场问题中能写出对应的边值总量，并能正确应用边界条件。 4．加强对学生独立获取知识能力的培养，使他们能应用已有的知识和数学手段去进一步拓宽自己的知识面，进一步学习与本门学科知识有关的其他专业知识。能独立地阅读教材、参考书及有关文献资料，并能在理解主要内容的基础上写出条理比较清楚的阅读笔记及小结。 5．注重电磁场的基本理论与工程应用的结合。 （三）实施说明 本大纲是根据教育部颁布的本科基础课教学基本要求，结合我校教学计划制定的。 本课程的特点是理论性强，思想性强，与相关基础课及专业课联系较多，教学中应注重启发引导学生掌握重要概念的背景思想，理解重要概念的思想本质，避免学生死记硬背；要善于将有

大学物理电磁学知识点汇总

稳恒电流 1.电流形成的条件、电流定义、单位、电流密度矢量、电流场（注意我们 又涉及到了场的概念） 2.电流连续性方程（注意和电荷守恒联系起来）、电流稳恒条件。 3.欧姆定律的两种表述（积分型、微分型）、电导、电阻定律、电阻、电 导率、电阻率、电阻温度系数、理解超导现象 4.电阻的计算（这是重点）。 5.金属导电的经典微观解释（了解）。 6.焦耳定律两种形式（积分、微分）。（这里要明白一点：微分型方程是 精确的，是强解。而积分方程是近似的，是弱解。） 7.电动势、电源的作用、电源做功。、 8.含源电路欧姆定律。 9.基尔霍夫定律（节点电流定律、环路电压定律。明白两者的物理基 础。） 习题：； 真空中的稳恒磁场 电磁学里面极为重要的一章 1. 几个概念：磁性、磁极、磁单极子、磁力、分子电流

2. 磁感应强度（定义、大小、方向、单位）、洛仑磁力（磁场对电荷的作用） 3. 毕奥-萨伐尔定律（稳恒电流元的磁场分布——实验定律）、磁场叠加原理（这是磁场的两大基本定律——对比电场的两大基本定律） 4. 毕奥-萨伐尔定律的应用（重点）。 5. 磁矩、螺线管磁场、运动电荷的磁场（和毕奥-萨伐尔定律等价——更基本） 6. 稳恒磁场的基本定理（高斯定理、安培环路定理——与电场对比） 7. 安培环路定理的应用（重要——求磁场强度） 8. 磁场对电流的作用（安培力、安培定律积分、微分形式） 9. 安培定律的应用（例；平直导线相互作用、磁场对载流线圈的作用、磁力矩做功） 10. 电场对带电粒子的作用（电场力）；磁场对带电粒子的作用（洛仑磁力）；重力场对带电粒子的作用（引力）。 11. 三场作用叠加（霍尔效应、质谱仪、例） 习题：，，，，， 磁介质（与电解质对比）

第一章直流电路基础知识

第二部分 电工基础 第一章 直流电路基础知识 考纲引领：1、理解电位、电压、电流、电动势概念及单位的换算 2、掌握电阻定律、欧姆定律、电功、电功率和最大功率，能熟练进行计算 3、了解库仑定律，及其库仑力的计算 知识网络： 电流、电压 基本物理量 电位、电动势 电功、电功率 直流电路的基础知识 库仑定律 电阻定律 欧姆定律 最大功率输出定律 考情分析：本章主要介绍了直流电路基础知识，概念性很强，考题多数出现在单项选择题和 填空题中，所占比例不轻。因而复习时重在基础知识的理解和记忆。 最近三年本章考试题型、分值分布 一、直流电路基础知识 1、 电路 （1） 电路：用电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。 （2） 电源：把其他形式的能量转化为电能的装置。 （3） 用电器：把电能转变成其他形式能量的装置。 （4） 状态：通路、开路、短路。 （5） 电路图：用规定符号表示电路连接情况的图。 2、 电流 基本定律

（1） 概念：电荷的定位移动形成电流。 （2） 形成条件 ①自由移动电荷 ②导体两端必须保持一定的电位差（电压） （3） 大小和方向 ①大小（即电流强度）：单位时间内通过导体横截面的电量（公式：t q I =） ②方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向。在外电路中，电流方向由高电位 指向低电位；在电源内部，电流方向由电源负极到正极。 （4）单位：安塔（A ）。 1安塔＝1×103毫安＝1×106微安 3、电压、电位、电动势 电压与电位比较见表1，电压与电动势比较见表2 表1 电压与电位比较 表2 电压与电动势比较 4、 电功、电功率 （1） 电功（电能） ①电功：电场力作用下电荷定向移动形成电流所做的功 ②定义式：W ＝UI t 常用公式：Rt I t R U Pt W 22 ===（只适用于电阻电路）

高中物理复习电磁学知识点梳理

高中物理知识点梳理 电磁学部分： 1、基本概念： 电场、电荷、点电荷、电荷量、电场力（静电力、库仑力）、电场强度、电场线、匀强电场、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容器、电容、电流强度、电压、电阻、电阻率、电热、电功率、热功率、纯电阻电路、非纯电阻电路、电动势、内电压、路端电压、内电阻、磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力、磁感线、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、自感现象、自感电动势、正弦交流电的周期、频率、瞬时值、最大值、有效值、感抗、容抗、电磁场、电磁波的周期、频率、波长、波速2、基本规律： 电量平分原理（电荷守恒） 库伦定律（注意条件、比较－两个近距离的带电球体间的电场力） 电场强度的三个表达式及其适用条件（定义式、点电荷电场、匀强电场） 电场力做功的特点及与电势能变化的关系 电容的定义式及平行板电容器的决定式 部分电路欧姆定律（适用条件） 电阻定律 串并联电路的基本特点（总电阻；电流、电压、电功率及其分配关系） 焦耳定律、电功（电功率）三个表达式的适用范围 闭合电路欧姆定律 基本电路的动态分析（串反并同） 电场线（磁感线）的特点 等量同种（异种）电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点 常见电场（磁场）的电场线（磁感线）形状（点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场、条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流、通电螺线管） 电源的三个功率（总功率、损耗功率、输出功率；电源输出功率的最大值、效率） 电动机的三个功率（输入功率、损耗功率、输出功率） 电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线（图像及其应用；注意点、线、面、斜率、

磁学基础

1.3.4 安培环路定律 安培发现在电流产生的磁场中,矢量H 沿任意闭合曲线的积分等于此闭合曲线所环绕的所有电流的代数和(图1.6),即 Hdl H dl I l l ??∑==cos θ (1.4) 式中H －磁场中某点A 处的磁场强度；dl －磁场中A 点附近沿曲线微距离矢量；θ－H 与dl 之间的夹角。∑I －闭合曲线所包围的电流代数和。电流方向和磁场方向的关系符合右螺旋定则。如果闭合回线方向与电流产生的磁场方向相同，则为正。反之为负。式(1.5)称为安 培环路定律，或称为全电流定律。 图1.6(a)环路包围只有I ,所以∑I =I ,如图1.6(b)环路包围的是正的I 1和负的I 2,尽管图中有I 3存在,但它不包含在环路之内，所以∑I=I 1-I 2。 为说明安培定律的应用，以环形线圈为例(图1.7)。环内的介质是均匀的，线圈匝数为N ，取磁力线方向作为闭合回线方向，沿着以r 为半径的圆周闭合路径，应用式(1.5)，方程的左边可得到 Hdl Hl r H ?==?2π （1.5） 1.3.5 电磁感应定律 由实验可知，如果一个条形磁铁插向线圈中(图1.6)时，接在线圈两端的电流表指针将发生偏转；如果磁铁不动，则电流表指针不转动。如果将磁铁从线圈中取出，电流表指针与插入时相反方向偏转。由此可见，当通过线圈的磁通发生变化时，不论是什么原因引起的变化，在线圈两端就要产生感应电动势。而且磁通变化越快，感应电动势越大，即感应电动势的大小正比于磁通的变化率，对于1匝线圈，即 e t =?φ? 如果是一个N 匝线圈，每匝的磁通变化如果相同，则 e N t N t t ===?φ????ψ?()φ 式中ψ=N φ是各线圈匝链的总磁通，称为磁链。由上式可见，磁通单位韦伯，也就是伏秒。即单匝线圈匝链的磁通在1秒内变化1韦伯时，线圈端电压为1伏。可见，可以利用这个关系定义磁通单位(伏秒—VS )，再由磁通单位定义磁通密度B 的单位。 上式就是法拉第定律。但此定律只说明感应电动势与磁通变化量之间的关系，并没有说明感应电动势的方向。楞次阐明了变化磁通与感应电势产生的感生电流之间在方向上的关系。即在电磁感应过程中，感生电流所产生的磁通总是阻止磁通的变化。即当磁通增加时，感生电流所 (a) (b) 图1.6 安培环路定律 S N 图1.6 电磁感应

磁学基本量

磁学基本量 天津商业大学理学院物理系南俊 磁畴理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同，如图所示。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物体的磁矩为零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后，它才能对外显示出磁性。磁矩描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量。平面载流线圈的磁矩定义为m=iSn式中i 电流强度；S为线圈面积；n为与电流方向成右手螺旋关系的单位矢量。在均匀外磁场中，平面载流线圈不受力而受力矩，该力矩使线圈的磁矩m转向外磁场B的方向；在均匀径向分布外磁场中，平面载流线圈受力矩偏转。许多电机和电学仪表的工作原理即基于此。 在原子中，电子因绕原子核运动而具有轨道磁矩；电子还因自旋具有自旋磁矩；原子核、质子、中子以及其他基本粒子也都具有各自的自旋磁矩。这些对研究原子能级的精细结构，磁场中的塞曼效应以及磁共振等有重要意义，也表明各种基本粒子具有复杂的结构。 分子的磁矩就是电子轨道磁矩以及电子和核的自旋磁矩构成的，磁介质的磁化就是外磁场对分子磁矩作用的结果。 磁场强度和磁感应强度均为表征磁场磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度是一个基本物理量，较容易理解，就是垂直穿过单位面积的磁力线的数量。磁感应强度可通过仪器直接测量。磁感应强度也称磁通密度，或简称磁密。常用B表示。其单位是韦伯/平方米（Wb/m^2）或特斯拉（T）磁场传播需经过介质（包括真空），介质因磁化也会产生磁场，这部分磁场与源磁场叠加后产生另一磁场。或者说，一个磁场源在产生的磁场经过介质后，其磁场强弱和方向变化了。为了描述磁场源的特性，也为了方便数学推导，引入一个与介质无关的物理量H，H=B/u0-M，式中，u0为真空磁导率，M为介质磁化强度。这个物理量，就是磁场强度。磁场强度的单位是安/米（A/m）。 磁化强度magnetization 描述磁介质磁化状态的物理量。是矢量，通常用符号M表示。磁化强度定义为媒质微小体元ΔV内的全部分子磁矩矢量和与ΔV 之比，即 对于顺与抗磁介质，无外加磁场时，M恒为零;存在外加磁场时，则有 其中H是媒质中的磁场强度，B是磁感应强度,μo是真空磁导率,它等于4π×10H/m。ⅹ是磁化率，其值由媒质的性质决定。顺磁质的ⅹ为正，抗磁质的ⅹ为负。如果媒质是各向异性的，则ⅹ为一张量。对于铁磁质，M和B、H之间有复杂的非线性关系（见磁滞回线）。在外磁场作用下，磁介质磁化后出现的磁化电流要产生附加磁场，它与外