实用电工基础与测量 教学课件 作者 陶健 主编项目二.ppt

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1、实用电工基础与测量主编陶健2008年10月项目二电感元件及电磁感应定律的验证掌握磁的基本知识，磁场及磁路的基本概念，电磁感应现象及基本定律；掌握铁磁性材料的性质及主要应用方法。掌握磁的基本知识，磁场及磁路的基本概念，电磁感应现象及基本定律；掌握铁磁性材料的性质及主要应用方法。知识目标：技能目标：项目二电感元件及电磁感应定律的验证任务一磁场任务二磁性材料的磁性能和磁路任务三电感元件任务四电路中的铁芯线圈任务一磁场任务目标：1）增强对磁场、电流磁场的认识；2）掌握磁场特性基本物理量；3）了解磁场对载流导体的作用。知识1磁场在物理学中我们知道能吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性，带磁性的物体

2、称为磁体。能够长期保持磁性的物质叫永磁体。在永磁体中，天然存在的磁体叫天然磁体，现在常见的磁体几乎都是人造的。人造磁体有条形、蹄形等几种，如图2.1所示。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都具有两个磁极，而且无论用什么把磁体分割，它总是保持两个磁极，即N极、S极，磁极间具有相互作用力，即同性极相斥，异性极相吸。磁极间相互作用力叫做磁力，如图2.2所示。图2.1图2.2确定磁场方向的方法是：将一自由小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N极的指向即为该点的磁场方向。磁场的分布情况可用磁感应线（或称磁力线）描述，磁感应线越密的地方，磁场越强，磁感应线的方向（切线

3、方向）对应磁场的方向。知识2电流的磁场1、通电直导线周围的磁场通电直导线周围磁场的磁力线是一些以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上，如图2.3所示。实验表明：改变电流的方向，各点的磁场方向都随之改变。磁力线的方向与电流方向之间的关系可用安培守则。（又称右手螺旋守则）来判断。如图2.4所示，用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线的方向。图2.3图2.4知识3基本物理量磁场基本的性质：磁场对磁铁、电流、运动电荷均有磁作用力。（1）磁感应强度B磁感应强度是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度是矢量，磁感应强度B的方向，载

4、流导体中电流I的方向，导体所受磁场力△F的方向，三者互相垂直，且遵循左手定则。左手定则：伸开左手掌，让磁感应线穿过掌心，四指指向电流方向，拇指指向F的方向。图2.6如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。单位：（2）磁场强度H式中：N——线圈匝数，t;I——流过线圈的电流，A；l——磁通经过路径的有效长度，m;H——磁场强度，A/m。在均匀磁场中磁场强度的大小只与产生磁场的电流的大小，载流导体的尺寸、匝数有关，而与媒质的磁导率无关，这给工程计算带来很大的方便。磁感强度与媒质有关，使磁场的分析计算非常复杂，为此，引入辅助量—磁场强度H。硅管、螺管线圈的

5、磁场强度是：（3）磁通Φ磁感应强度B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通，即：或磁感应强度在数值上可以看成是与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。单位：（3）磁导率（μ）磁导率是用来反映物质（媒介质）导磁能力强弱的物理量，用字母μ表示。单位：亨/米（H/m）不同材料的导磁能力不同，真空中的磁导率为常数，其值为:为了比较各种物质对磁场的影响，把任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对磁导率，用表示，即：式中：μr——相对磁导率；μ——任一物质的磁导率；μ0——真空中的磁导率。根据磁导率的大小，可把物质分为三类：

6、①顺磁物质：稍大于１，如空气、铅、铬等。②反磁物质：稍小于１，如氢、铜等。③铁磁物质：远大于１，如铁、硅钢、坡莫合金等。知识4磁场对载流导体的作用1、磁场对载流直导体的作用载流导体在磁场中受到电磁力作用,电磁力用F表示。F的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比，即：式中：B——均匀磁场的磁感应强度，T；I——导体中的电流强度，A；L——导体在磁场中的有效长度，m;F——受到的电磁力，N。2、磁场对通电矩形线圈的作用如图2.8所示，在均匀磁场中放置一通电矩形线圈abcd，当线圈平面与磁力线平行时，由于ad、bc边与磁力线平行而不受磁场

7、力的作用，ab边和cd边因与磁力线垂直将受到磁场的作用力F1和F2，而且F1=F2。两有效边所受到的作用力不仅大小相等而且根据左手定则可知，受力方向正好相反，因而构成一对力偶，将使线圈绕轴O—O´顺时针方向转动。图2.8知识5电磁感应电与磁是密不可分的，电流可在其周围激发磁场，反之，变化的磁场也能在导体中感应出电动势（或电流），俗称“动电生磁”和“动磁生电”。1、电磁感应定律法拉第电磁感应定律为：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么