【正文】 閉合的曲線族，不中斷，不交叉。換言之，在磁場中不存在發(fā)出磁力線的源頭，也不存在會聚磁力線的尾閭，磁力線閉合表明沿磁力線的環(huán)路積分不為零，即磁場是有旋場而不是勢場（保守場），不存在類似于電勢那樣的標(biāo)量函數(shù)。 　　磁感應(yīng)強(qiáng)度：與磁力線方向垂直的單位面積上所通過的磁力線數(shù)目，又叫磁力線的密度，也叫磁通密度，用B表示，單位為特（斯拉）T。　　磁通量：磁通量是通過某一截面積的磁力線總數(shù)，用Φ表示，單位為韋伯（Weber），符號是Wb。 通過一線圈的磁通的表達(dá)式為：Φ=BS（其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為該線圈的面積。） 1Wb=1Tm2　　磁場方向：規(guī)定小磁針的北極在磁場中某點(diǎn)所受磁場力的方向?yàn)樵撾姶艌龅姆较?。從北極出發(fā)到南極的方向。磁感線：在磁場中畫一些曲線，使曲線上任何一點(diǎn)的切線方向都跟這一點(diǎn)的磁場方向相同，這些曲線叫磁力線。磁力線是閉合曲線。 S極 N極圖41磁力線具有下述基本特點(diǎn)：　　　　　　　　　　，即磁力線疏的地方磁性較弱，磁力線密的地方磁性較強(qiáng) N 極出發(fā)，進(jìn)入與其最鄰近的 S 極，并形成閉合回路。　　磁導(dǎo)率：表征磁介質(zhì)磁性的物理量。常用符號μ表示，μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，或稱絕對磁導(dǎo)率。μ等于磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H之比，（通常使用的是磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率μr ，其定義為磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μ0之比），即μ=B/H電磁場是電磁作用的媒遞物，是統(tǒng)一的整體，電場和磁場是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個側(cè)面，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電磁場以波動形式在空間傳播。電磁波以有限的速度傳播，具有可交換的能量和動量，電磁波與實(shí)物的相互作用，電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等，都證明電磁場是客觀存在的物質(zhì)，它的“特殊”只在于沒有靜質(zhì)量。 　　磁現(xiàn)象是最早被人類認(rèn)識的物理現(xiàn)象之一，指南針是中國古代一大發(fā)明。磁場是廣泛存在的，地球，恒星(如太陽)，星系（如銀河系），行星、衛(wèi)星，以及星際空間和星系際空間，都存在著磁場。為了認(rèn)識和解釋其中的許多物理現(xiàn)象和過程，必須考慮磁場這一重要因素。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人類生活中，處處可遇到磁場，發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器、電報(bào)、電話、收音機(jī)以至加速器、熱核聚變裝置、電磁測量儀表等無不與磁現(xiàn)象有關(guān)。甚至在人體內(nèi)，伴隨著生命活動，一些組織和器官內(nèi)也會產(chǎn)生微弱的磁場。地球的磁級與地理的兩極相反?！　?67。 電磁感應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)：當(dāng)導(dǎo)體相對于磁場運(yùn)動而切割磁力線，或線圈中的磁通發(fā)生變化時，在導(dǎo)體或線圈中都會產(chǎn)生電動勢；若導(dǎo)體或線圈是閉合電路的一部分，則導(dǎo)體或線圈中將產(chǎn)生電流。從本質(zhì)上講，上述兩種現(xiàn)象都是由于磁場發(fā)生變化而引起的。我們把變動磁場在導(dǎo)體中引起電動勢的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，也稱“動磁生電”，由電磁感應(yīng)引起的電動勢叫做電動勢；由感生電動勢引起的電流叫做感生電流。一、 直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動勢圖42如上圖如示，當(dāng)導(dǎo)體在磁場靜止不支或沿磁力線方向運(yùn)動時，檢流計(jì)的指針都不偏轉(zhuǎn)；當(dāng)導(dǎo)體向下或磁體向上運(yùn)動時，檢流計(jì)向右偏轉(zhuǎn)一下；當(dāng)導(dǎo)體向上或磁體向下運(yùn)動時，檢流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)一下。而且導(dǎo)體切割磁力線的速度越快，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大。上述現(xiàn)象說明，感生電流不但與導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動方向有關(guān)，而且還導(dǎo)體的運(yùn)動速度ν有關(guān)。直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動勢的大小為e=Bνlsinα若磁通密度B的單位為T，ν的單位為m／s, l單位為m，則e的單位為V。導(dǎo)體垂直磁力線（即導(dǎo)體在磁場中的有效長度lsinα=lsin900= l）時，感生電動勢最大E=Bνl 。直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動勢方向可用右手定則來判斷， 圖43右手定則：右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時，相當(dāng)于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動方向，則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。電磁學(xué)中，右手定則判斷的主要是與力無關(guān)的方向。如果是和力有關(guān)的則全依靠左手定則。即，關(guān)于力的用左手，其他的（一般用于判斷感生電流方向）用右手定則。（這一點(diǎn)常常有人記混，可以發(fā)現(xiàn)“力”字向左撇，就用左手；而“電”字向右撇，就用右手）二、 楞次定律圖44如圖44所示，當(dāng)我們把一條形磁鐵的N極插入線圈時，檢流計(jì)指針將向右偏轉(zhuǎn)，如圖甲。當(dāng)磁鐵在線圈中靜止時，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)把磁鐵從線圈中拔出來時檢流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)。若改用磁鐵的S極來重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則當(dāng)S極插入線圈和從線圈中拔出時，檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與圖甲、乙相反。這個實(shí)驗(yàn)說明：當(dāng)磁通發(fā)生變化時，閉合線圈中要產(chǎn)生感生電動勢和感生電流。而且磁鐵插入線圈和從線圈中拔出磁鐵時，感生電流的方向相反。結(jié)論：第一、導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電動勢和感生電流的條件是：導(dǎo)體相對于磁場作切割磁力線或線圈中的磁通發(fā)生變化時，導(dǎo)體或線圈中就產(chǎn)生感生電動勢；若導(dǎo)體或線圈是閉合電路的一部分，就會產(chǎn)生感生電流。 第二，感生電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙原磁通的變化。也就是說，當(dāng)線圈中的磁通增加時，感生電流就要產(chǎn)生一個磁場去阻礙它增加；當(dāng)線圈中的磁通要減少時，感生電流所產(chǎn)生的磁場將阻礙它減少，即楞次定律（楞次于1934年發(fā)現(xiàn)的）。 楞次定律為我們提供了一個判斷感生電動勢或感生電流方向的方法，具體步驟：（1）首先，判定原磁通的方向及其變化趨勢（即增加還是減少）。（2）根據(jù)感生電流的磁場方向永遠(yuǎn)和原磁通變化趨勢相反的原理確定感生電流的磁場方向。（3）根據(jù)感生磁場的方向，用安培定則就可以判斷出感生電動勢或感生電流的方向。應(yīng)當(dāng)注意，必須把線圈或?qū)w看成一個電源。在線圈或直導(dǎo)體內(nèi)部，感生電流從電源的“━”端流到“╋”端；在線圈或直導(dǎo)體外部，感生電流由電源的“╋”端經(jīng)負(fù)載流回“━”端。因此電流的方向永遠(yuǎn)和感生電動勢的方向相同。三、 法拉第電磁感應(yīng)定律此定律于1831年由邁克爾法拉第發(fā)現(xiàn)，約瑟亨利則是在1830年的獨(dú)立研究中比法拉第早發(fā)現(xiàn)這一定律，但其并未發(fā)表此發(fā)現(xiàn)。故這個定律被命名為法拉第定律。本定律可用以下的公式表達(dá)： 是電動勢，單位為伏特。 ΦB是通過電路的磁通量，單位為韋伯。 電動勢的方向（公式中的負(fù)號）由楞次定律提供?！岸x：線圈中感生電動勢的大小與線圈中磁通的變化速度（即變化率）成正比。在實(shí)際應(yīng)用中，常用楞次定律來判斷感生電動勢的方向，而用法拉第電磁感應(yīng)定律來計(jì)算感生電動勢的大小（取絕對值）。所以這兩個定律是電磁感應(yīng)的基本定律。 圖45(a)簡易發(fā)電機(jī)。(b) 頂視的轉(zhuǎn)動線圈法拉第電磁感應(yīng)定律的最重要的應(yīng)用是發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，而電動機(jī)則將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。四、 安培定則 　 表示電流和電流激發(fā)磁場的磁感線方向間關(guān)系的定則，也叫右手螺旋定則。 　　(1)通電直導(dǎo)線中的安培定則（安培定則一）：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向； (2)通電螺線管中的安培定則（安培定則二）：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。五、 自感自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它是由于線圈本身電流變化而引起的。概念：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象?！　≥d流線圈的電流變化在線圈自身引起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。載流線圈激發(fā)的磁場與其電流I成正比，通過線圈的磁通匝鏈數(shù)Ψ（當(dāng)線圈為多匝時，通過各匝線圈的磁通量之和稱為磁通匝鏈數(shù)Ψ，若通過每匝線圈的磁通量Φ都相同，則Ψ＝NΦ，N為線圈匝數(shù)）也與I成正比，即Ψ＝LI電流I的變化引起了Ψ的變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的自感電動勢為以上二式中的比例系數(shù)L與電流無關(guān)，取決于線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及周圍（特別是線圈內(nèi)部）磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率（若為鐵磁質(zhì)，則L還與電流I有關(guān)）。對于相同的電流變化率，L越大，自感電動勢越大，即自感作用越強(qiáng)。L稱為自感系數(shù)，簡稱自感，單位是亨利（ H，1H =1ΩS），它在數(shù)值上等于一個回路中的電流為1A時，通過線圈自身的全磁通。），自感系數(shù)的計(jì)算比較復(fù)雜，常用實(shí)驗(yàn)方法測定，簡單情形則可由畢薩拉定律和Ψ＝LI計(jì)算?！　∽愿邢禂?shù):L=Ψ/i,=un2v。 表示線圈產(chǎn)生自感能力的物理量，常用L來表示。簡稱自感或電感。線圈的自感系數(shù)跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)等因素有關(guān)。線圈面積越大、線圈越長、單位長度匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大。另外，有鐵心的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵心時大的多?！　∽愿写拍?W(m)=自感現(xiàn)象在電工無線電技術(shù)中應(yīng)用廣泛。自感線圈是交流電路或無線電設(shè)備中的基本元件，它和電容器的組合可以構(gòu)成諧振電路或?yàn)V波器，利用線圈具有阻礙電流變化的特性可以穩(wěn)定電路的電流。自感現(xiàn)象有時非常有害，例如具有大自感線圈的電路斷開時，因電流變化很快，會產(chǎn)生很大的自感電動勢，導(dǎo)致?lián)舸┚€圈的絕緣保護(hù)，或在電閘斷開的間隙產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，可能燒壞電閘開關(guān)，如周圍空氣中有大量可燃性塵?；驓怏w還可引起爆炸。這些都應(yīng)設(shè)法避免。六、 互感 　當(dāng)一線圈中的電流發(fā)生變化時，再臨近的另一線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，叫做互感現(xiàn)象　　如上圖所示　　有兩個臨近的回路（1）和（2），載有電流I1，I2。則由I1產(chǎn)生的磁場穿過（2）的回路，磁通量為　　Φ21應(yīng)和I1成正比?！　ˇ?1=M21I1　　同理，由I2產(chǎn)生的磁場穿過（1）的回路，磁通量為　　Φ12=M12I2M1M21均可稱為互感系數(shù)?？梢宰C明M12=M21=M，M兩個回路間的互感系數(shù)，簡稱互感。單位是享利，簡稱享（H，1H=1ΩS），它在數(shù)值上等于一個回路中的電流為1A時，在另一個回路中的全磁通。對于兩個固定的回路來說，如果周圍沒有鐵磁介質(zhì)，互感系數(shù)是一個常數(shù)?！。∕1M21由兩個回路的幾何形狀、大小、匝數(shù)、相對位置以及周圍磁介性質(zhì)決定。若回路周圍的磁介質(zhì)是非鐵磁性的，則互感系數(shù)與電流無關(guān)。理論和實(shí)驗(yàn)證明M12=M21=M）　　兩個電路或它們的部分之間的感應(yīng)的量度。　　如果有兩只線圈互相靠近，則其中第一只線圈中電流所產(chǎn)生的磁通有一部分與第二只線圈相環(huán)鏈。當(dāng)?shù)谝痪€圈中電流發(fā)生變化時，則其與第二只線圈環(huán)鏈的磁通也發(fā)生變化，在第二只線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。 　　它的基本原理就是磁的耦合。給定電路中,電磁量(通常是電壓或電流)從一個規(guī)定位置耦合到另一規(guī)定位置,目標(biāo)位置與源位置相應(yīng)電磁量之比即為耦合系數(shù)?！　蓚€線圈之見的互感系數(shù)與其各自的自感系數(shù)有一定的聯(lián)系。當(dāng)量個線圈中每一個線圈所產(chǎn)生的磁通量對每一匝而言都相等。并且全部穿過另一個線圈的每一匝，這種情形叫無漏磁。將諒個線圈密排并纏在一起就能做到這一點(diǎn)。在這種情形下互感系數(shù)與各自的自感系數(shù)之間的關(guān)系比較簡單。　　M=N1Φ21/I2=N2Φ12/I1　　L1=NIΦ1/I1,L2=N2Φ2/I2　　由于無漏磁Φ12=Φ1,Φ21=Φ2所以M=N1Φ2/I2=N2Φ1/I1七、 同名端我們把繞向一致而感生電動勢的極性始終保持一致的端點(diǎn)叫同名端，反之叫異名端。一般用符號“”表示同名端。在標(biāo)出同名端后，這個線圈的具體繞法及各線圈間的相對位置都不必在圖中表示出來。知道同名端后，就可根據(jù)電流的變化趨勢，很方便地判斷出互感電動勢的極性。35 / 35