《电工技术基础与技能》周绍敏第五章磁场和电场

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1、第五章磁场和磁路教学重点:1.了解直线电流、环形电流以及螺线管电流的磁场，会用右手定则判断其磁场的方向。2.理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念。3.了解匀强磁场的性质及有关计算。4.掌握磁场对电流作丿IJ力的有关计算及方向的判断，了解磁场对通电线圈的作用。5.了解铁磁性物质的磁化、磁化曲线和磁滞回线。6.了解磁动势和磁阻的概念。教学难点：学握全电流定律和磁路中的欧姆定律。第一节电流的磁效应—、磁场1.磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极和互排斥，

2、异名磁极相互吸引。2.磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。3.磁场方向：在磁场中某点放一个可口由转动的小磁针，它N极所指的方向即为该点的磁场方向。二、磁感线1.磁感线在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些Illi线称为磁感线。如图5-1所示。图5-2条形磁铁的磁感线2.特点(1)磁感线的切线方向表示磁场方向，-其疏密程度表示磁场的强弱。(2)磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N极出来，绕到S极；在磁体内部,磁感线的方向由S极指向N极。(3)任意两条磁感线不相交。说明：磁感线是为研究问题方便人

3、为引入的假想曲线，实际上并不存在。图5-2所示为条形磁铁的磁感线的形状。3.匀强磁场在磁场中某一区域，若磁场的大小方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。三、电流的磁场1.电流的磁场动I出iM5-l和线电流的磁场直线电流所产牛的磁场方向可用安培定则來判定，方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，I川指所指的方向就是磁感线的环绕方向。环形电流的磁场方向也可用安培定则來判定，方法是：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。螺线管通电后，磁场

4、方向仍叮用安培定则來判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管內部的磁感线方向。2.电流的磁效应电流的周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。第二节磁场的主要物理量一、磁感应强度磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力F与电流I和导线长度/的乘积〃的比值叫做通电宜导线所在处的磁感应强度即11磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度是一•个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。在国际单位制小，磁感应强度的单位是：特斯拉(T)。用磁感线nJ形象的描述磁感应强度B的大小，B较大

5、的地方，磁场较强，磁感线较密:〃较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀；磁感线的切线方向即为该点磁感应强度〃的方向。匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。二、磁通在磁感应强度为〃的匀强磁场屮取一个与磁场方向垂直，面积为S的平面，则〃与S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量0简称磁通。即①二BS磁通的国际单位是韦伯(Wb)O由磁通的定义式，可得3=纟S即磁感应强度〃叮看作是通过单位面积的磁通，因此磁感应强度3也常叫做磁通密度,并用Wb/m2作单位。三、磁导率1.磁导率“磁场中各点的磁感应强度B的大小不仅与产牛磁场的电流和导体有关，还与磁场内

6、媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质冇关。在磁场中放入磁介质时，介质的磁感应强度B将发生变化，磁介质对磁场的影响程度取决于它木身的导磁性能。物质导磁性能的强弱用磁导率“來表示。“的单位是：亨利/米(H/m)0不同的物质磁导率不同。在相同的条件下，“值越大，磁感应强度B越大，磁场越强；“值越小，磁感应强度B越小，磁场越弱。真空中的磁导率是一个常数，用“()表示//<)=4kx10~7H/m1.相对磁导率为便于对各种物质的导磁性能进行比较，以真空磁导率“0为基准，将其他物质的磁导率“与“0比较，其比值叫相对磁导率，用"表示，即“()根据相对磁

7、导率“r的大小，可将物质分为三类：(1)顺磁性物质：略大于1,如空气、氧、锡、铝、铅等物质都是顺磁性物质。在磁场中放置顺磁性物质，磁感应强度B略冇增加。(2)反磁性物质：略小于1,如氢、铜、石墨、银、锌等物质都是反磁性物质，乂叫做抗磁性物质。在磁场中放置反磁性物质，磁感应强度B略有减小。(3)铁磁性物质:A»1，且不是常数,如铁、钢、铸铁、谋、钻等物质都是铁磁性物质。在磁场屮放入铁磁性物质，可使磁感应强度B增加几T•其至几力•倍。表5-1列出了儿种常用的铁磁性物质的相对磁导率。表5-1几种常用铁磁性物质的相对磁导率材料札1对磁导率材料

8、和对磁导率钻174已经退火的铁7000未经退火的铸铁240变压器钢片7500己经退火的铸铁620在真空屮熔化的电解铁12950银1120铢铁合金60000软钢2180“C”型玻莫合金115000四、磁场强度在各向同性的媒