《恒定电流》PPT课件.ppt

1 四大发明 2 目前传统的观点认为指南针的始祖大约出现在战国时期 它是用天然磁石制成的 样子像一把汤勺 圆底 可以放在平滑的 地盘 上并保持平衡 且可以自由旋转 当它静止的时候 勺柄就会指向南方 当时的著作 韩非子 中就有 先王立司南以端朝夕 端朝夕 就是正四方 定方位的意思 东汉王充在 论衡 中记有 司南之杓 勺子 投之于地 中央光滑的地盘 其柢 勺的长柄 指南 指南针的始祖 司南 罗盘 指南针 司南 3 中国古代对磁的认识 1 磁石的吸铁性及其应用 有慈爱之心才有磁力 4 2 晋朝大将马隆与羌人作战时 让士卒穿皮革盔甲 在夹道上置磁石 因而大败身穿铁甲的羌兵 1 郦道元在 水经注 中 写到秦始皇为了防避刺客 用磁石建造阿房宫的北阙门 若刺客身怀刀刃将被磁门吸住 磁石应用小故事 5 磁石只能吸铁 而不能吸金 银 铜等其他金属 也早为我国古人所知 淮南子 中有 慈石能吸铁 及其于铜则不通矣 慈石之能连铁也 而求其引瓦 则难矣 2 磁石只能吸铁 6 西汉时有一个名叫栾大的方士 他利用磁石做了两个棋子般的东西 通过调整两个棋子极性的相互位置 有时两个棋子相互吸引 有时相互排斥 栾大称其为 斗棋 他把这个新奇的玩意献给汉武帝 并当场演示 汉武帝惊奇不已 封栾大为 五利将军 3 发现磁石之间有相互吸引和排斥现象 7 4 磁化现象 8 5 磁石的指向性及其应用 在我国很早就发现了磁石的指向性 并制出了指向仪器司南 关于指南针的最早记载 始见于沈括的 梦溪笔谈 该书介绍了指南针的四种用法 水法 用指南针穿过灯芯草而浮于水面 指法 将指南针搁在指甲上 碗法 将指南针放在碗沿 丝悬法 将独股蚕丝用蜡粘于针腰处 在无风处悬挂 9 南宋时 陈元靓在 事林广记 中记述了将指南龟支在钉尖上 由水浮改为支撑 对于指南仪器这是在结构上的一次较大改进 10 指南针用于航海的记录 最早见于宋代朱彧的 萍洲可谈 舟师识地理 夜则观星 昼则观日 阴晦观指南针 以后 关于指南针的记载极丰 到了明代 遂有郑和下西洋 远洋航行到非洲东海岸之壮举 我国是最早在航海上使用指南针的国家 明代郑和下西洋 水罗盘 斫木为盘书刻干支之字浮针于水指向行舟 指南针配上固定方位盘 就是罗盘 11 一 磁现象 一些物体具有吸引铁 钴 镍等物质的性质 这种性质叫做磁性 具有磁性的物体叫做磁体 一些物体具有吸引铁 钴 镍等物质的性质 这种性质叫做磁性 具有磁性的物体叫做磁体 磁铁的种类很多 一般分为永磁和软磁两大类 我们所说的磁铁 一般都是指永磁铁 分为天然永磁铁 磁铁矿 四氧化三铁 和人工永磁铁两类 人工永磁磁铁又分二大分类 第一大类 金属合金磁铁 包括钕铁硼磁铁 Nd2Fe14B 钐钴磁铁 SmCo 铝镍钴磁铁 ALNiCO 12 2 铁氧体磁铁 它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19 由于铁氧体磁铁有很好的耐温性 价格低廉 性能适中 已成为应用最为广泛的永磁体 3 铝镍钴磁铁 是由铝 镍 钴 铁和其它微量金属元素构成的一种合金 铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域 4 钐钴 SmCo 依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制 钐钴 SmCo 是一种稀土永磁铁 钐钴磁铁适合于工作在高温环境中 第二大类 铁氧体永磁材料 Ferrite 1 钕铁硼磁铁 它是目前发现商品化性能最高的磁铁 被人们称为磁王 拥有极高的磁性能 13 14 磁体各部分的磁性强弱不同 磁体上磁性最强的部分叫做磁极 磁极处存在磁荷 它的位置在磁体的两端 任何磁铁都有两个磁极 一个叫南极 S极 一个叫北极 N极 指地理北方的磁极叫北极 另一指地理南方的磁极叫南极 将条形磁铁折为两段 每段两端都出现异性磁荷 再分还是如此 是否存在磁单极子 异名磁极互相吸引 同名磁极互相排斥 15 使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化 1 将物体烧到红炽状态 放在南北方向上自然冷却 2 用磁体的南极或北极 沿物体向一个方向摩擦几次 3 在物体上绕上绝缘导线 通入直流电 经过一段时间后取下即可 4 使物体与磁体吸引 一段时间后物体将具有磁性 方法 一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性 16 二 磁场 磁极间有力的作用 磁场 磁场是磁体周围存在的一种物质 它对放入其中的磁体产生磁力的作用 磁体间的相互作用是通过磁场而发生的 与静电场类比 17 自然科学的一种研究方法 根据物质或某种现象的效果认识事物 力的作用效果 形变或运动状态改变 力 电流的效应 电灯发光 电铃发声 电流 磁场 看不见摸不着 18 磁场的方向规定 在磁场中某一点 规定小磁针北极的受力方向 即小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向 条形磁体周围小磁针的偏转情况 利用磁场的基本性质 对放入其中的磁体具有力的作用 引入小磁针 探测其在磁场中各点受力的情况 与试验电荷类比 19 磁感线 磁感线 在磁场中人们为了描述磁场而假想的一些有方向的曲线 与电场线类比 可用铁屑显示出来 20 条形磁体的磁场和磁感线 21 蹄形磁体的磁场和磁感线 22 异名磁极的磁场 同名磁极的磁场 23 磁感线的特点 1 磁感线是假想磁体外的磁感线都是从N极出来 回到S极 磁体内从S极到N极 曲线 没有画磁感线的地方并不是没有磁场 2 磁感线是闭合的曲线 磁体外的磁感线都是从N极出来 回到S极 磁体内从S极到N极 3 越靠近磁极的磁感线越密 4 磁感线是立体分布的 而不仅在一个平面内 5 没有相交的磁感线 24 转换法 物理学中对于一些看不见 摸不着的现象或不易直接测量的物理量 通常用一些非常直观的现象去认识 或用易测量的物理量间接测量 这种研究问题的方法叫转换法 研究方法总结 25 1 地球本身就是一个巨大的磁体 在它的周围空间存在着磁场叫地磁场 地球周围磁场与条形磁铁相似 2 地理两极和地磁两极并不重合 地磁南极在地理北极附近 地磁北极在地理南极附近 地磁场 26 磁偏角 27 极光是来自太阳活动区的带电高能粒子 可达1万电子伏 流使高层大气分子或原子激发或电离而产生的 由于地磁场的作用 这些高能粒子转向极区 所以极光常见于高磁纬地区 在大约离磁极25 30 的范围内常出现极光 这个区域称为极光区 极光 28 29 人体心脏在收缩和舒张时产生心磁场 人体脑神经活动产生脑 神经 磁场 人体内的生物磁场 30 磁现象在生活中的应用 如果把信鸽放飞到数百公里以外 它们还会自动归巢 鸽子为什么有这么好的认家本领呢 原来 鸽子头颅内存在磁性细粒 磁性细胞 起罗盘定向作用 它们可以利用地磁找到自己的家 如果在鸽子的头部绑上一块磁铁 鸽子就会迷航 如果鸽子飞过无线电发射塔 强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向 31 磁现象在生活中的应用 上海的磁悬浮列车专线全长29 863公里 是由中德两国合作开发的世界第一条磁悬浮商运线 全程只需8分钟 设计最高运行速度为每小时430公里 仅次于飞机的飞行时速 磁悬浮列车 磁悬浮列列车利用 同极相斥 异极相吸 的原理 让磁铁具有抗拒地心引力的能力 使车体完全脱离轨道 腾空1厘米左右行驶 创造了近乎 零高度 空间飞行的奇迹 吸力悬浮系统 32 磁现象在生活中的应用 医学检测技术 核磁共振成像技术 磁不仅可以诊断 而且能够帮助治疗疾病 磁石是古老中医的一味药材 早在战国时期 扁鹊就已经用磁石给人治病了 33 康德 各种自然现象之间相互联系 闪电能使钢针磁化 1820年发现在通电直导线附近的小磁针有偏转 电 磁 丹麦物理学家 电能生磁 34 一电流电流密度 电流 通过截面S的电荷随时间的变化率 电子漂移速度的大小 35 电流密度 细致描述导体内各点电流分布的情况 大小 单位时间内过该点且垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷 36 二电流的连续性方程恒定电流条件 单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷 等于此时间内闭合曲面内电荷的减少量 37 恒定电流 由 若闭合曲面S内的电荷不随时间而变化 则 38 1 在恒定电流情况下 导体中电荷分布不随时间变化形成恒定电场 恒定电流 2 恒定电场与静电场具有相似性质 高斯定理和环路定理 恒定电场可引入电势的概念 39 例 1 若每