电工基础第四章选读.ppt

第四章 磁场与电磁感应 §4-1 磁场 一、磁体及其性质 某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天然磁体和人造磁体两大类。 磁体两端磁性最强的部分称磁极。可以在水平面内自由转动的磁针，静止后总是一个磁极指南，另一个指北。指北的磁极称北极（N）；指南的磁极称南极（S）。 任何磁体都具有两 个磁极，而且无论把 磁体怎样分割总保持 有两个异性磁极。 与电荷间的相互作用力相似，当两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用的力：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 二、磁场与磁感线 1． 磁场 在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质——磁场。 磁极之间的作用力通过磁场进行传递。 2． 磁感线 磁场的分布常用磁感线来描述。 三、电流的磁场 不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。 一、磁感应强度 先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小，然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。 比较两次实验结果发现，通电导线长度一定时，电流越大，导线所受电磁力越大；电流一定时，通电导线越长，电磁力也越大。 在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积IL的比值称为该处的磁感应强度，用B表示，即 磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用符号T表示。 磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的磁场的方向。 磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，磁感应强度越大，磁场越强。 二、磁通 设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积，定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用φ表示磁通，则有 φ = BS 磁通的单位是韦伯，简称韦，用Wb表示。 如果磁场不与所讨论的平面垂直，则应以这个平面在垂直于磁场B的方向的投影面积S’与B的乘积来表示磁通。 当面积一定时，如果通过该面积的磁感线越多，则磁通越大，磁感越强。 从φ=BS，可得 这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度又称磁通密度，并且用Wb/m2作单位。 三、磁导率 不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。 磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，其单位为H/m。由实验测得真空中的磁导率μ 0=4π×10-7H/m，为一常数。 根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类： 顺磁物质 相对磁导率稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。 反磁物质 相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。 铁磁物质 相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。 四、磁场强度 在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈的匝数、线圈长度及电流强度有关 式中 B0 ——通电线圈的磁感应强度，T； μ0——真空的磁导率，H/m； N ——线圈的匝数； L ——线圈的长度，m； I ——线圈中的电流，A。 当把圆环线圈从真空中取出，并在其中放入相对磁导率为μr的媒介质，则磁感应强度将是真空中的μr倍，即： 磁感应强度与媒介质的磁导率有关。 该点的磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值即为磁场中某点的磁场强度，用H表示，即： 磁场强度的单位为A/m。 将 带入可得 上式表明，在一定电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒介质的不同而改变。 磁场强度也是一个矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度的方向一致。 一、磁场对通电直导体的作用 通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力，也称安培力。 通电直导体在磁场内的受力方