電與磁簡介

【釋義】自然界物質能量的力學轉換形態(tài)，也是帶電粒子的運動輻射波。

【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電荷，當兩塊攜帶有正負電荷的云層放電時，會伴有電荷碰撞時產生的瞬間雷電脈沖波。

2、金屬線圈中有電流通過，就會有磁場產生，交變電流通過電動機繞組產生交變磁場。

磁體能夠吸引鋼鐵一類的物質。磁體上磁性最強的部位叫做磁極。能夠自由轉動的磁體，例如懸吊著的磁針，靜止時指南的那個磁極叫做南極，又叫S極（因為英文南方South開頭第一個字母是S，所以也稱S極）；指北的那個磁極叫做北極，又叫N極（因為英文北方North的開頭字母是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、鎳等物質的性質稱為磁性。磁鐵兩端磁性強的區(qū)域稱為磁極，一端為南極，一端為北極。磁化是指原本沒有磁性的物體，獲得磁性的過程。能夠被磁化的物質，統稱為磁性材料。磁化后，磁性能長期保存的物質叫硬磁體或永磁體，如鋼等物質；不能長期保存磁性的物質叫軟磁體，如鐵等物質。

鐵中有許多具有兩個異性磁極的原磁體，在無外磁場作用時，這些原磁體排列紊亂，它們的磁性相互抵消，對外不顯示磁性。當把鐵靠近磁鐵時，這些原磁體在磁鐵的作用下，整齊地排列起來，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、鋁等金屬是沒有原磁體結構的，所以不能被磁鐵所吸引。

什么是磁性？簡單說來，磁性是物質放在不均勻的磁場中會受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場中，由單位質量的物質所受到的磁力方向和強度，來確定物質磁性的強弱。因為任何物質都具有磁性，所以任何物質在不均勻磁場中都會受到磁力的作用。

在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁感線，而是一種場，我們稱之為磁場。磁性物質的相互吸引等就是通過磁場進行的。我們知道，物質之間存在萬有引力，它是一種引力場。磁場與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。磁場的強弱可以用假想的磁力線數量來表示，磁力線密的地方磁場強，磁力線疏的地方磁場弱。單位截面上穿過的磁力線數目稱為磁通量密度。

運動的帶電粒子在磁場中會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中所受到洛侖磁力的大小來確定磁場強度的高低。特斯拉是磁通密度的國際單位制單位。磁通密度是描述磁場的基本物理量，而磁場強度是描述磁場的輔助量。特斯拉(Tesla.N)(1886—1943)是克羅地亞裔美國電機工程師，曾發(fā)明變壓器和交流電動機。

物質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用。近自我們的身體和周邊的物質，遠至各種星體和星際中的物質，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。

世界上的物質究竟有多少種磁性呢？一般說來，物質的磁性可以分為弱磁性和強磁性，再根據磁性的不同特點，弱磁性又分為抗磁性、順磁性和反鐵磁性，強磁性又分為鐵磁性和亞鐵磁性。這些都是宏觀物質的原子中的電子產生的磁性，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量遠高于電子的質量，而且原子核磁性在一定條件下仍有著重要的應用，例如現在醫(yī)學上應用的核磁共振成像(也常稱磁共振CT，CT是計算機化層析成像的英文名詞的縮寫)，便是應用氫原子核的磁性。

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的時間。

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

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

19世紀中葉，麥克斯韋提出了統一的電磁場理論，實現了物理學的第二次大綜合。電磁定律與力學規(guī)律有一個截然不同的地方。根據牛頓的設想，力學考慮的相互作用，特別是萬有引力相互作用，是超距的相互作用，沒有力的傳遞問題（當然，用現代觀點看，引力也應該有傳遞問題）,而電磁相互作用是場的相互作用。從粒子的超距作用到電磁場的“場的相互作用”，這在觀念上有很大變化。場的效應被突出出來了。

電場與磁場不斷相互作用造成電磁波的傳播，這一點由赫茲在實驗室中證實了。電磁波不但包括無線電波，實際上包括很寬的頻譜，其中很重要的一部分就是光波。光學在過去是與電磁學完全分開發(fā)展的，麥克斯韋電磁理論建立以后，光學也變成了電磁學的一個分支了，電學、磁學和光學得到了統一。

這個統一在技術上有重要意義，發(fā)電機、電動機幾乎都是建立在電磁感應基礎上的。電磁波的應用導致現代的無線電技術。直到現在，電磁學在技術上還是起主導作用的一門學問，因此，在基礎物理學中電磁學始終保持它的重要地位。

電磁學牽涉到在什么參考系統中來看問題，牽涉到運動導體的電動力學問題。直觀地說，“電流即電荷的流動產生磁效應”，但判斷電荷是否流動就牽涉到觀察者的問題——參考系問題。光學是電磁學的一部分，所以這個問題也可表達成“光的傳播與參考系統有什么關系”。邁克耳孫－莫雷實驗表明慣性系中真空光速為不變量。這樣一來，也就肯定了在慣性系統中電磁學遵循同一規(guī)律。這實際上導致了后來的愛因斯坦狹義相對論。狹義相對論基本上是電磁學的進一步發(fā)展和推廣。邁克耳孫－莫雷實驗在19世紀還沒能解釋清楚，這是19世紀遺留的一個重要問題。

1、磁性：磁鐵能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質（吸鐵性）。

2、磁體定義：具有磁性的物質。

分類：永磁體分為 天然磁體、人造磁體。

3、磁極定義：磁體上磁性最強的部分叫磁極。（磁體兩端最強中間最弱。）

種類：水平面自由轉動的磁體，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。

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

4、磁化： ① 定義：使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程。

磁鐵之所以吸引鐵釘是因為鐵釘被磁化后，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根據磁體的吸鐵性判斷。②根據磁體的指向性判斷。③根據磁體相互作用規(guī)律判斷。④根據磁極的磁性最強判斷。

練習：☆磁性材料在現代生活中已經得到廣泛應用，音像磁帶、計算機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)現者:第一位發(fā)現的是丹麥科學家奧斯特

1、定義：磁體周圍存在著的物質，它是一種看不見、摸不著的特殊物質。

磁場看不見、摸不著我們可以根據它所產生的作用來認識它。這里使用的是轉換法。通過電流的效應認識電流也運用了這種方法。

2、基本性質：磁場對放入其中的磁體產生力的作用。磁極間的相互作用是通過磁場而發(fā)生的。

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

4、磁感應線：

①性質：為了形象的描述物體周圍的磁場分布，英國物理學家法拉第（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，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說明：A、磁感線是為了直觀、形象地描述磁場而引入的帶方向的曲線，不是客觀存在的。但磁場客觀存在。

B、用磁感線描述磁場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的強弱。

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

6、電流的磁場：

①奧斯特實驗：通電導線的周圍存在磁場，稱為電流的磁效應。該現象在1820年被丹麥的物理學家奧斯特發(fā)現。該現象說明：通電導線的周圍存在磁場，且磁場與電流的方向有關。

②通電螺線管的磁場：通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場一樣。其兩端的極性跟電流方向有關，電流方向與磁極間的關系可由右手螺旋定則來判斷，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 定義：在地球周圍的空間里存在的磁場，磁針指南北是因為受到地磁場的作用。

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

③磁偏角：首先由我國宋代的沈括發(fā)現。并在《夢溪筆談》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：跟條形磁體的磁場很相似。

1.磁現象

磁體兩端磁極強，指南S指北N.

異名相吸同名排(斥)，常見磁體靠磁化。

2.磁場

磁場方向有規(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，沈括發(fā)現磁偏角。

3.電生磁

電流周圍有磁場，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，旋轉方向不能反。

大拇所指為N極，掌切所標為S.

4.電磁鐵

螺管磁性強弱定，電流匝數插鐵芯。

帶有鐵芯螺線管，通常叫做電磁鐵。

開關控制磁有無，電流控制磁強弱。

5.電動機

通電線圈磁場中，受力作用會轉動。

定子不動轉子轉，持續(xù)轉動換向器。

控制方便效率高，電能轉化機械能。

6.磁生電

電磁感應法拉第，磁生電要閉電路。

部分導體切磁線，感應電流線中有。

方向改變交流電，機械能化為電能。2100433B

從科學的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋出能量的物體，都會釋出電磁波。

電與磁可說是一體兩面，變動的電會產生磁，變動的磁則會產生電。電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，而其每秒鐘變動的次數便是頻率。當電磁波頻率低時，主要藉由有形的導電體才能傳遞；當頻率漸提高時，電磁波就會外溢到導體之外，不需要介質也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠，但在戶外時，我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱，這就好比是「電磁輻射藉由輻射現象傳遞能量」的原理一樣。

初中 物理

1.四.電/8.電與磁/J.電磁感應現象