1 磁场与磁感线
磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的磁体或电流产生力的作用。磁感线是用来形象描述磁场分布的假想曲线。
磁场的基本性质
对磁体和电流有力的作用
- 磁体周围存在磁场
- 电流周围也存在磁场（电流的磁效应）
- 磁感线在磁体外部从N极指向S极
- 磁感线在磁体内部从S极指向N极
2 磁感应强度
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示。
B = F/(IL)
磁感应强度定义（电流元受力）
- B — 磁感应强度 (T)
- F — 安培力 (N)
- I — 电流强度 (A)
- L — 导线长度 (m)
B = F/(qv)
磁感应强度定义（运动电荷受力）
- B — 磁感应强度 (T)
- F — 洛伦兹力 (N)
- q — 电荷电量 (C)
- v — 电荷运动速度 (m/s)
3 电流的磁场
1820年奥斯特发现电流的磁效应，开启了电磁学研究的新纪元。
B = μ₀I/(2πr)
无限长直导线产生的磁场
- B — 磁感应强度 (T)
- μ₀ — 真空磁导率 (4π×10⁻⁷ T·m/A)
- I — 电流 (A)
- r — 到导线的距离 (m)
B = μ₀nI
螺线管内部的磁场
- B — 磁感应强度 (T)
- μ₀ — 真空磁导率
- n — 单位长度匝数 (m⁻¹)
- I — 电流 (A)
4 磁场对电流的作用
通电导线在磁场中会受到力的作用，这是电动机的工作原理基础。
F = BILsinθ
安培力公式
- F — 安培力 (N)
- B — 磁感应强度 (T)
- I — 电流 (A)
- L — 导线长度 (m)
- θ — 电流方向与磁场方向的夹角
f = qvBsinθ
洛伦兹力公式
- f — 洛伦兹力 (N)
- q — 电荷电量 (C)
- v — 电荷运动速度 (m/s)
- B — 磁感应强度 (T)
- θ — 速度方向与磁场方向的夹角
5 电磁感应
1831年法拉第发现电磁感应现象，这是发电机的工作原理基础。
ε = -N(ΔΦ/Δt)
法拉第电磁感应定律
- ε — 感应电动势 (V)
- N — 线圈匝数
- ΔΦ — 磁通量变化量 (Wb)
- Δt — 时间变化量 (s)
ε = BLv
导体切割磁感线产生的感应电动势
- ε — 感应电动势 (V)
- B — 磁感应强度 (T)
- L — 导体长度 (m)
- v — 运动速度 (m/s)
6 交流电
交流电是大小和方向随时间周期性变化的电流，是现代电力系统的基础。
e = εₘsin(ωt)
正弦交流电动势瞬时值
- e — 瞬时电动势 (V)
- εₘ — 电动势最大值 (V)
- ω — 角频率 (rad/s)
- t — 时间 (s)
εₘ = NBSω
交流发电机电动势最大值
- εₘ — 电动势最大值 (V)
- N — 线圈匝数
- B — 磁感应强度 (T)
- S — 线圈面积 (m²)
- ω — 角频率 (rad/s)