電與磁

磁體能夠吸引鋼鐵一類的物質(zhì)。磁體上磁性最強(qiáng)的部位叫做磁極。能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，例如懸吊著的磁針，靜止時(shí)指南的那個(gè)磁極叫做南極，又叫S極（因?yàn)橛⑽哪戏絊outh開(kāi)頭第一個(gè)字母是S，所以也稱S極）；指北的那個(gè)磁極叫做北極，又叫N極（因?yàn)橛⑽谋狈絅orth的開(kāi)頭字母是N，所以又稱N極）。異名磁極相互吸引，同名磁極相互排斥。磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。磁鐵兩端磁性強(qiáng)的區(qū)域稱為磁極，一端為南極，一端為北極。磁化是指原本沒(méi)有磁性的物體，獲得磁性的過(guò)程。能夠被磁化的物質(zhì)，統(tǒng)稱為磁性材料。磁化后，磁性能長(zhǎng)期保存的物質(zhì)叫硬磁體或永磁體，如鋼等物質(zhì)；不能長(zhǎng)期保存磁性的物質(zhì)叫軟磁體，如鐵等物質(zhì)。

鐵中有許多具有兩個(gè)異性磁極的原磁體，在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，這些原磁體排列紊亂，它們的磁性相互抵消，對(duì)外不顯示磁性。當(dāng)把鐵靠近磁鐵時(shí)，這些原磁體在磁鐵的作用下，整齊地排列起來(lái)，使靠近磁鐵的一端具有與磁鐵極性相反的極性而相互吸引。這說(shuō)明鐵中由于原磁體的存在能夠被磁鐵所磁化。而銅、鋁等金屬是沒(méi)有原磁體結(jié)構(gòu)的，所以不能被磁鐵所吸引。

什么是磁性？簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，磁性是物質(zhì)放在不均勻的磁場(chǎng)中會(huì)受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場(chǎng)中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁力方向和強(qiáng)度，來(lái)確定物質(zhì)磁性的強(qiáng)弱。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)都具有磁性，所以任何物質(zhì)在不均勻磁場(chǎng)中都會(huì)受到磁力的作用。

在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁感線，而是一種場(chǎng)，我們稱之為磁場(chǎng)。磁性物質(zhì)的相互吸引等就是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的。我們知道，物質(zhì)之間存在萬(wàn)有引力，它是一種引力場(chǎng)。磁場(chǎng)與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場(chǎng)。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可以用假想的磁力線數(shù)量來(lái)表示，磁力線密的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，磁力線疏的地方磁場(chǎng)弱。單位截面上穿過(guò)的磁力線數(shù)目稱為磁通量密度。

運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中會(huì)受到一種稱為洛侖茲(Lorentz)力作用。由同樣帶電粒子在不同磁場(chǎng)中所受到洛侖磁力的大小來(lái)確定磁場(chǎng)強(qiáng)度的高低。特斯拉是磁通密度的國(guó)際單位制單位。磁通密度是描述磁場(chǎng)的基本物理量，而磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)的輔助量。特斯拉(Tesla.N)(1886—1943)是克羅地亞裔美國(guó)電機(jī)工程師，曾發(fā)明變壓器和交流電動(dòng)機(jī)。

物質(zhì)的磁性不但是普遍存在的，而且是多種多樣的，并因此得到廣泛的研究和應(yīng)用。近自我們的身體和周邊的物質(zhì)，遠(yuǎn)至各種星體和星際中的物質(zhì)，微觀世界的原子、原子核和基本粒子，宏觀世界的各種材料，都具有這樣或那樣的磁性。

世界上的物質(zhì)究竟有多少種磁性呢？一般說(shuō)來(lái)，物質(zhì)的磁性可以分為弱磁性和強(qiáng)磁性，再根據(jù)磁性的不同特點(diǎn)，弱磁性又分為抗磁性、順磁性和反鐵磁性，強(qiáng)磁性又分為鐵磁性和亞鐵磁性。這些都是宏觀物質(zhì)的原子中的電子產(chǎn)生的磁性，原子中的原子核也具有磁性，稱為核磁性。但是核磁性只有電子磁性的約千分之一或更低，故一般講物質(zhì)磁性和原子磁性都主要考慮原子中的電子磁性。原子核的磁性很低是由于原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)高于電子的質(zhì)量，而且原子核磁性在一定條件下仍有著重要的應(yīng)用，例如現(xiàn)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的核磁共振成像(也常稱磁共振CT，CT是計(jì)算機(jī)化層析成像的英文名詞的縮寫)，便是應(yīng)用氫原子核的磁性。

磁性材料可分為軟磁性材料如鐵和硬磁性材料 如鋼就是硬磁性材料。軟磁性材料指該材料磁化后磁性不可保持很久。反之，硬磁性材料指材料磁化后磁性可以保持比較長(zhǎng)的時(shí)間。

1、磁性：磁鐵能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)（吸鐵性）。

2、磁體定義：具有磁性的物質(zhì)。

分類：永磁體分為 天然磁體、人造磁體。

3、磁極定義：磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極。（磁體兩端最強(qiáng)中間最弱。）

種類：水平面自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，指南的磁極叫南極（S），指北的磁極叫北極（N）。

作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。

說(shuō)明：最早的指南針叫司南 。一個(gè)永磁體分成多部分后，每一部分仍存在兩個(gè)磁極。司南是把天然磁石琢磨成勺子的形狀，放在一個(gè)水平光滑的“地盤”上制成的，靜止時(shí)它的長(zhǎng)柄指向南方。

4、磁化： ① 定義：使原來(lái)沒(méi)有磁性的物體獲得磁性的過(guò)程。

磁鐵之所以吸引鐵釘是因?yàn)殍F釘被磁化后，鐵釘與磁鐵的接觸部分間形成 異名磁極，異名磁極相互吸引的結(jié)果。

②鋼和軟鐵的磁化：軟鐵被磁化后，磁性容易消失，稱為軟磁材料。鋼被磁化后，磁性能長(zhǎng)期保持，稱為硬磁性材料。所以制造永磁體使用鋼 ，制造電磁鐵的鐵芯使用軟鐵。

5、物體是否具有磁性的判斷方法：①根據(jù)磁體的吸鐵性判斷。②根據(jù)磁體的指向性判斷。③根據(jù)磁體相互作用規(guī)律判斷。④根據(jù)磁極的磁性最強(qiáng)判斷。

歷史上，電與磁是分別發(fā)現(xiàn)和研究的。很久以前古希臘科學(xué)家泰勒斯做了一系列關(guān)于靜電的觀察。從這些觀察中，他認(rèn)為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質(zhì)迥然不同；磁鐵礦天然地具有磁。 而磁石最早是在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的，我國(guó)古代科學(xué)家因此發(fā)明了司南和羅盤。

后來(lái)，電與磁之間的聯(lián)系被發(fā)現(xiàn)了，如丹麥人奧斯特（ H.C.Oersted）發(fā)現(xiàn)的電流磁效應(yīng)和法國(guó)人安培發(fā)現(xiàn)的電流與電流之間相互作用的規(guī)律。再后來(lái)，法拉第提出了電磁感應(yīng)定律，這樣電與磁就連成一體了。

19世紀(jì)中葉，麥克斯韋提出了統(tǒng)一的電磁場(chǎng)理論，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)的第二次大綜合。電磁定律與力學(xué)規(guī)律有一個(gè)截然不同的地方。根據(jù)牛頓的設(shè)想，力學(xué)考慮的相互作用，特別是萬(wàn)有引力相互作用，是超距的相互作用，沒(méi)有力的傳遞問(wèn)題（當(dāng)然，用現(xiàn)代觀點(diǎn)看，引力也應(yīng)該有傳遞問(wèn)題）,而電磁相互作用是場(chǎng)的相互作用。從粒子的超距作用到電磁場(chǎng)的“場(chǎng)的相互作用”，這在觀念上有很大變化。場(chǎng)的效應(yīng)被突出出來(lái)了。

電場(chǎng)與磁場(chǎng)不斷相互作用造成電磁波的傳播，這一點(diǎn)由赫茲在實(shí)驗(yàn)室中證實(shí)了。電磁波不但包括無(wú)線電波，實(shí)際上包括很寬的頻譜，其中很重要的一部分就是光波。光學(xué)在過(guò)去是與電磁學(xué)完全分開(kāi)發(fā)展的，麥克斯韋電磁理論建立以后，光學(xué)也變成了電磁學(xué)的一個(gè)分支了，電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)得到了統(tǒng)一。

這個(gè)統(tǒng)一在技術(shù)上有重要意義，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)幾乎都是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的。電磁波的應(yīng)用導(dǎo)致現(xiàn)代的無(wú)線電技術(shù)。直到現(xiàn)在，電磁學(xué)在技術(shù)上還是起主導(dǎo)作用的一門學(xué)問(wèn)，因此，在基礎(chǔ)物理學(xué)中電磁學(xué)始終保持它的重要地位。

電磁學(xué)牽涉到在什么參考系統(tǒng)中來(lái)看問(wèn)題，牽涉到運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的電動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。直觀地說(shuō)，“電流即電荷的流動(dòng)產(chǎn)生磁效應(yīng)”，但判斷電荷是否流動(dòng)就牽涉到觀察者的問(wèn)題——參考系問(wèn)題。光學(xué)是電磁學(xué)的一部分，所以這個(gè)問(wèn)題也可表達(dá)成“光的傳播與參考系統(tǒng)有什么關(guān)系”。邁克耳孫－莫雷實(shí)驗(yàn)表明慣性系中真空光速為不變量。這樣一來(lái)，也就肯定了在慣性系統(tǒng)中電磁學(xué)遵循同一規(guī)律。這實(shí)際上導(dǎo)致了后來(lái)的愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論基本上是電磁學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和推廣。邁克耳孫－莫雷實(shí)驗(yàn)在19世紀(jì)還沒(méi)能解釋清楚，這是19世紀(jì)遺留的一個(gè)重要問(wèn)題。

【釋義】自然界物質(zhì)能量的力學(xué)轉(zhuǎn)換形態(tài)，也是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)輻射波。

【同義詞】電磁

【反義詞】磁與電 磁電

【示例】1、在夏季，帶電雷雨云層聚集了大量的正負(fù)電荷，當(dāng)兩塊攜帶有正負(fù)電荷的云層放電時(shí)，會(huì)伴有電荷碰撞時(shí)產(chǎn)生的瞬間雷電脈沖波。

2、金屬線圈中有電流通過(guò)，就會(huì)有磁場(chǎng)產(chǎn)生，交變電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。

練習(xí)：☆磁性材料在現(xiàn)代生活中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，音像磁帶、計(jì)算機(jī)軟盤上的磁性材料就具有硬磁性。（ 填“軟”和“硬”）

☆ 磁懸浮列車底部裝有用超導(dǎo)體線圈饒制的電磁體，利用磁體之間的相互作用，使列車懸浮在軌道的上方以提高運(yùn)行速度，這種相互作用是指：同名磁極的相互排斥作用，和異名磁極的相互吸引作用。

☆放在條形磁鐵南極附近的一根鐵棒被磁化后，靠近磁鐵南極的一端是磁北極。

☆用磁鐵的N極在鋼針上沿同一方向摩擦幾次 。

鋼針被磁化那么鋼針的右端被磁化成 S極。

6.發(fā)現(xiàn)者:第一位發(fā)現(xiàn)的是丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特

① 定義：在地球周圍的空間里存在的磁場(chǎng)，磁針指南北是因?yàn)槭艿降卮艌?chǎng)的作用。

②磁極：地磁場(chǎng)的北極在地理的南極附近，地磁場(chǎng)的南極在地理的北極附近。且地磁場(chǎng)磁極與地理兩極并沒(méi)有互相重合，存在磁偏角。

③磁偏角：首先由我國(guó)宋代的沈括發(fā)現(xiàn)。并在《夢(mèng)溪筆談》中提到。磁針的北極指示地理位置的北方和地磁的南方，磁針的南極指示地理位置的南方和地磁的北方 。

④形狀：跟條形磁體的磁場(chǎng)很相似。

1、定義：磁體周圍存在著的物質(zhì)，它是一種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)。

磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著我們可以根據(jù)它所產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它。這里使用的是轉(zhuǎn)換法。通過(guò)電流的效應(yīng)認(rèn)識(shí)電流也運(yùn)用了這種方法。

2、基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用。磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的。

3、方向規(guī)定：在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針北極靜止時(shí)所指的方向（小磁針北極所受磁力的方向）就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。

4、磁感應(yīng)線：

①性質(zhì)：為了形象的描述物體周圍的磁場(chǎng)分布，英國(guó)物理學(xué)家法拉第（Michreal Faraday)引入的模型。

②方向：磁體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來(lái)，回到磁體的南極。

③典型磁感線：如條形磁鐵磁感線，U型磁鐵等

④說(shuō)明：A、磁感線是為了直觀、形象地描述磁場(chǎng)而引入的帶方向的曲線，不是客觀存在的。但磁場(chǎng)客觀存在。

B、用磁感線描述磁場(chǎng)的方法叫建立理想模型法。

C、磁感線是封閉的曲線。

D、磁感線立體的分布在磁體周圍，而不是平面的。

E、磁感線不相交。

F、磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

5、磁極受力：在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，北極所受磁力的方向跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致，南極所受磁力的方向跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相反。

6、電流的磁場(chǎng)：

①奧斯特實(shí)驗(yàn)：通電導(dǎo)線的周圍存在磁場(chǎng)，稱為電流的磁效應(yīng)。該現(xiàn)象在1820年被丹麥的物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)。該現(xiàn)象說(shuō)明：通電導(dǎo)線的周圍存在磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)與電流的方向有關(guān)。

②通電螺線管的磁場(chǎng)：通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁鐵的磁場(chǎng)一樣。其兩端的極性跟電流方向有關(guān)，電流方向與磁極間的關(guān)系可由右手螺旋定則來(lái)判斷，用右手握螺旋管，讓四指彎向螺旋管中的電流方向，大拇指所指方向的那一端就是通電螺線管的北極。

1.磁現(xiàn)象

磁體兩端磁極強(qiáng)，指南S指北N.

異名相吸同名排(斥)，常見(jiàn)磁體靠磁化。

2.磁場(chǎng)

磁場(chǎng)方向有規(guī)定，磁針靜止北極指。

磁體外部磁感線，北極(N)出發(fā)回南極(S)。

地球周圍地磁場(chǎng)，沈括發(fā)現(xiàn)磁偏角。

3.電生磁

電流周圍有磁場(chǎng)，證明丹麥奧斯特。

通電螺管磁極判，安培定則伸右手。

四指沿著電流走，旋轉(zhuǎn)方向不能反。

大拇所指為N極，掌切所標(biāo)為S.

4.電磁鐵

螺管磁性強(qiáng)弱定，電流匝數(shù)插鐵芯。

帶有鐵芯螺線管，通常叫做電磁鐵。

開(kāi)關(guān)控制磁有無(wú)，電流控制磁強(qiáng)弱。

5.電動(dòng)機(jī)

通電線圈磁場(chǎng)中，受力作用會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

定子不動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)，持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)換向器。

控制方便效率高，電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能。

6.磁生電

電磁感應(yīng)法拉第，磁生電要閉電路。

部分導(dǎo)體切磁線，感應(yīng)電流線中有。

方向改變交流電，機(jī)械能化為電能。2100433B

從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋出能量的物體，都會(huì)釋出電磁波。

電與磁可說(shuō)是一體兩面，變動(dòng)的電會(huì)產(chǎn)生磁，變動(dòng)的磁則會(huì)產(chǎn)生電。電磁的變動(dòng)就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，而其每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率。當(dāng)電磁波頻率低時(shí)，主要藉由有形的導(dǎo)電體才能傳遞；當(dāng)頻率漸提高時(shí)，電磁波就會(huì)外溢到導(dǎo)體之外，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿胶挽汴?yáng)光的光與熱，這就好比是「電磁輻射藉由輻射現(xiàn)象傳遞能量」的原理一樣。

初中 物理

1.四.電/8.電與磁/J.電磁感應(yīng)現(xiàn)象