电流与磁现象.ppt

1、第二章 電流與磁現象,2-1 磁鐵(磁現象介紹)與 磁場(磁力的特性) 2-2 電流磁效應(電與磁的第一類接觸) 電磁鐵與電話(電流磁效應的應用) 2-3 馬達與喇叭(電流磁效應的應用) 2-4 電流與磁場的交互作用(磁力) 2-5 電磁感應(電與磁的第二類接觸),2-1 磁鐵(磁現象介紹)與磁場,磁現象的發現 磁現象的特色 磁力的特性,場和力 磁力線 磁力線與磁場 地磁,磁現象的發現,石頭吸引鐵器(神秘的力量) 石頭吸引鐵器的現象稱為 磁 石頭吸引鐵器的力稱為 磁力 石頭吸引鐵器的性質稱為 磁性 具有磁性的石頭稱為 天然磁石 天然磁石就是 磁鐵礦石 天然磁石俗稱為 磁鐵,磁現象的特色,不是所

2、有的物質都有磁性(磁性物質) 磁鐵在不受任何阻礙下有一定的指向南北向 磁鐵的磁力以其兩端(磁極)最強，向中央減弱 磁力的類型有兩種 磁力是一種超距力 磁化 電與磁,磁力的特性,磁力是一種超距力 磁力的類型有兩種 磁力的來源是磁極 磁力的大小 和兩磁極的磁性成正比 和兩磁極距離平方成反比 磁力的方向 兩磁極連心線上 磁力與靜電力最大的不同力源不同,磁性物質,磁性物質可具有磁性的物質 鐵、鈷、鎳及鐵鈷鎳合金 磁鐵只能用磁性物質來製作,磁 極,原因：地球本身就是一塊大磁鐵 磁極：磁鐵的兩端 指北極(N極)磁鐵自由指向後指向北的一端 指南極(S極)磁鐵自由指向後指向南的一端 特性：磁鐵的兩磁極相伴相隨

3、不能單獨存在 例：磁鐵斷裂成兩個時，會變成兩個磁鐵。不會 變成兩個各有一個磁極的磁鐵(磁單極)。 自然界中沒有磁單極 應用：指南針(羅盤)【指示方向用】,磁 極,超距力,磁力作用的物體間不需接觸就會有力的作用 例】磁鐵只要接近不必接觸迴紋針，迴紋針就會感受到磁鐵所 給予的磁力。 已學過的超距力萬有引力(重力)、靜電力 例】1.蘋果由樹上墬落(樹上的蘋果和地球間有萬有引力) 2.摩擦過毛皮的塑膠尺吸引小紙片(塑膠尺和小紙片間有靜電 力) 上述兩個例子的物體間都不需接觸就可感受到力的作用(吸 引),磁 化,定義：使不具磁性的磁性物質具有磁性的現象 方法：1.利用磁鐵接近或接觸磁性物質 2.利用電流

4、磁效應(電磁鐵原理) 例】被磁鐵吸引的迴紋針，就是因為迴紋針被磁化的緣故 特性： 磁化物的磁場方向=外加磁場方向 磁化物的磁極(由外加磁場方向判斷) 1.以磁鐵磁化 2.以電流磁化 磁化物的磁性(和磁化物的性質有關) 1.暫時磁鐵(軟磁鐵)：磁性隨時間減弱 例】磁化的鐵釘為軟磁鐵 2.永久磁鐵(硬磁鐵)：磁性不隨時間減弱 例】磁化的鋼釘為硬磁鐵,磁和電,如何尋找磁力的方向？ 1.羅盤(指南針)N極的指向(羅盤受磁力的方向) 羅盤受磁力後磁針可自由轉動磁針N極轉向磁力方向 2. 磁力線的切線方向 切線：和曲線相切於一點的直線,磁力的方向,地球的磁性,地 球,S N,赤道,北極,南極,N,S,磁力

5、的類型,1.排斥力(同名極間) 2.吸引力(異名極間)磁力有兩種類型磁極有另一種定義方式,N S,S N,S N,N S,N S,N S,磁鐵磁化,磁力線,靠近端磁化成異名極，遠離端磁化成同名極,磁力線方向,磁鐵與磁極,N 磁 鐵 S,N S,N S N S,斷 裂,A,B,磁 極2,磁極的定義：磁力的來源 (磁極處，磁力最強) 磁極的種類：2種 (磁力的類型有2種，如同靜電力之於電荷) 靜電力 電荷 磁力 磁極,尋找磁力的方法1,尋找磁力的方法2,場和力,場的定義 場源與場的類型 場的補充說明 磁場 磁力與磁場,磁力線,磁力線的定義： 靜止的小磁針在磁場中受磁力而偏轉，所形成的平滑曲線。 磁

6、力線的繪製： 磁力線的特性：,磁力線與磁場,磁力線 磁場的假想線(法拉第提出) 磁力線的密度 磁場強度 磁力線方向 磁場方向 磁性物體在磁場中受磁力的方 向,地 磁,地磁存在的證據： 地表附近所有指南針皆指向特性方向 指南針被其他磁性物體作用，而且此磁性物體必定很大，才會使所有指南針皆指向同一方向。 地磁的圖像,場的定義,當空間具有某一種特性時，就稱空間有某種場 例】天氣圖氣壓場,天氣圖(氣壓場) 任何地點的氣壓值 任何地點具有氣壓的特性 甲處的氣壓：1000百帕 乙處的氣壓：1000百帕,場源與場的類型,場源：使空間具有場的東西 例：磁鐵使附近空間具有和磁性物質作用的特性(磁力)。所以，磁鐵

7、建立的場為何？磁鐵是這個場的什麼？ Ans：1.磁鐵建立的場為磁場 2.磁鐵是這個磁場的場源 場的類型： 存量場：和方向無關的場(只有大小沒有方向) 例：雨量場：每個位置雨量的大小和方向無關 向量場：和方向有關的場(有大小也有方向) 例：磁場：每個位置的磁場有大小也有方向,場的補充說明,解決瞬間作用矛盾(數學方法) 作用力傳遞需要時間 依據相對論，光速為自然界速度的上限 以場源建立場，使空間具有特性 使進入場中的作用物能產生瞬間作用 場具有能量 有場的空間較無場的空間有較高能量(超導現象中證實),磁 場,定義： 空間具有一種會使進入此空間的磁性物質感受到磁力作用的特性時。這樣的空間特性稱為磁場

8、。 例】磁鐵會使其附近的羅盤指針偏轉。 1.磁力解釋 2.磁場解釋 場源：具磁性的物體 例：磁鐵 磁場的表示法：磁力線 磁場的特性=磁力線的特性,磁力與磁場,磁場和磁力表面看來不一樣，實際上是一體(磁現象)的兩面。 兩者處理物體磁現象的結果相同 為什麼磁現象以場代替力呢？ 磁力的力源(磁極)無法單獨存在使得力的處理每次皆須考慮兩極增加複雜度 直接使用場，可以避開上述麻煩使問題單純化,磁力線,磁力線的方向 ,磁力線的特性,1.磁力線是一種假想線 2.磁力線用來代表磁場 3.磁力線為一封閉曲線 4.任兩條磁力線不相交 5.磁力線的密度和磁場強度成正比 6.磁力線的方向=磁力線上磁針N極的指向 =磁

9、場的方向,(法拉第提出),磁力線的繪製,利用羅盤(按磁力線的定義) 步驟一： 步驟二： 步驟三： 利用鐵粉(將鐵粉視為羅盤) 步驟一： 步驟二： 兩種方法的比較,地磁的圖像,地磁的S極(地磁的指南極)=地磁北極位在地理北極附近地磁的N極(地磁的指北極)=地磁南極位在地理南極附近 地磁的方向=地磁的N極指向地磁的S極(地理南極指向地理北極) 磁針N極指向=地磁方向(由地理南極向地理北極) 磁針N極指向地理北極,磁鐵與羅盤,羅盤偏轉的磁力解釋,羅盤和磁鐵間有磁力，此磁力使羅盤指針偏轉。,羅盤偏轉的磁場解釋,磁鐵在其附近空間建立一個磁場，當具磁性的羅指針進入此磁場時，就感受到磁力作用而偏轉。,磁力線密度(磁場強度),磁力線密度：以磁鐵內最密集，向兩極逐漸變 疏鬆，再向磁鐵外逐漸變疏鬆。 磁場強度：以磁鐵內最強，向兩極逐漸變弱，再向磁鐵外逐 漸變弱。,磁力線的方向,羅盤繪製磁場步驟一,羅盤置於磁鐵N極附近 待羅盤磁針靜止不動 以筆在磁針S、N極做記,羅盤繪製磁場步驟二,移動羅盤使磁針S極移至先前磁針N極做記處 待磁針靜止不動 以筆在磁針N極做記,羅盤繪製磁場步驟三,重複步驟一、二，