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1.1电与磁

1.1.1 电的特性

如图1-1所示,电有同性相斥、异性相吸的特性。

图1-1 电的特性

划重点

1 当使用带正电的玻璃棒靠近带正电的软木球时会相互排斥。

2 当使用带负电的橡胶棒靠近带正电的软木球时会相互吸引。

多说两句!

当一个物体与另一个物体相互摩擦时,其中一个物体会失去电子而带正电荷,另一个物体会得到电子而带负电荷。这里所说的电是静电。带电物体所带电荷的数量被称为电量,用 Q 表示。电量的单位是库仑。1库仑约等于6.24×10 18 个电子所带的电量。

电可分为直流电和交流电。

电流是单位时间内通过导体横截面的电量,用符号 I i t )表示。

图1-2为电流的基本概念和相关知识。

图1-2 电流的基本概念和相关知识

划重点

1 电流方向与电子的移动方向相反。

2 电流是由自由电子的定向移动形成的。电流的方向为正电荷的移动方向。

图1-3为电压的基本概念和相关知识。

图1-3 电压的基本概念和相关知识

1 电压是单位正电荷受电场力的作用从 A 点移动到 B 点所做的功。

2 电压的方向为高电位指向低电位。

一般电池、蓄电池等可产生直流电,即电流的大小和方向不随时间变化,记为DC或dc,如图1-4所示。

图1-4 直流电的特性

1 在直流电路中,直流电压的大小及方向都不随时间变化,用大写字母 U 表示。

2 在直流电路中,直流电流 I 与时间 t 的关系在 I t 坐标系中为一条与时间轴平行的直线。

图1-5为交流电的特性。交流电流的大小和方向随时间的变化而变化,用AC或ac表示。

图1-5 交流电的特性

划重点

在交流电路中,交流电流的大小和方向(正、负极性)随时间的变化而变化,用字母 i t )表示。

交流电压的大小和方向随时间的变化而变化,用 u t )表示。

1.1.2 磁的特性

任何物质都具有磁性,只是有的物质磁性强,有的物质磁性弱;任何空间都存在磁场,只是有的空间磁场强度强,有的空间磁场强度弱。

图1-6为磁的特性。

图1-6 磁的特性

1 磁场具有方向性,可将自由转动的小磁针放在磁场中的某一点,小磁针N极所指的方向即为该点的磁场方向,也可使用指南针确定磁场的方向。

2 磁力线是为了理解方便而假想的,即从磁体的N极出发经过空间到磁体的S极,在磁体内部从S极又回到N极,形成一个封闭的环。磁力线的方向就是磁体N极所指的方向。

1.1.3 电磁感应

电流与磁场可以通过某种方式互换,即电流感应出磁场或磁场感应出电流。

1电流感应出磁场

电流感应出磁场的示意图如图1-7所示。

图1-7 电流感应出磁场的示意图

划重点

1 如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大,产生的磁场就越强。

2 通电的螺线管也会产生出磁场。在螺线管外部的磁场形状和一块条形磁铁产生的磁场形状是相同的,判别磁场的方向也遵循右手定则。

图1-8为右手定则示意图。

图1-8 右手定则示意图

1 直的金属导线:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就是磁力线的环绕方向。

图1-8 安培定则示意图(续)

划重点

2 螺线管:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁力线(磁场)的方向。

2磁场感应出电流

磁场感应出电流的示意图如图1-9所示。

图1-9 磁场感应出电流的示意图

1 把一个螺线管两端接上检测电流的检流计,在螺线管内部放置一根磁铁。

2 当把磁铁很快地抽出螺线管时,可以看到检流计指针发生了偏转,而且磁铁抽出的速度越快,检流计指针的偏转程度越大。

3 同样,如果把磁铁插入螺线管,则检流计也会偏转,但是偏转的方向与和抽出时相反,检流计指针偏摆表明线圈内有电流。

图1-10为电磁感应实验。当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁力线运动时,回路中就有电流产生;当穿过闭合线圈的磁通发生变化时,线圈中有电流产生。这种由磁产生电的现象,称为电磁感应现象。

图1-10 电磁感应实验

划重点

1 一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动,在导体中可产生感应电流。

2 拖动永磁体,或将永磁体插入线圈,或从线圈中拔出,线圈中的电流大小会发生变化。

图1-11为感应电流方向的判断方法。

图1-11 感应电流方向的判断方法

感应电流的方向与导体切割磁力线的运动方向和磁场方向有关,即当闭合回路中一部分导体做切割磁力线运动时,所产生的感应电流方向可用右手定则来判断。

伸开右手,使拇指与四指垂直,并都跟手掌在一个平面内,让磁力线穿入手掌,拇指指向导体运动方向,四指所指的方向即为感应电流的方向。 1HPzgQyh7DOCY1w5v4UPN9TcnKTL2kyZrld1/VIH/ZTBdpz8oIvzQAMLgS00awZW

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