电工基础04磁与电讲述.ppt

第四章 磁与电 §4-1 磁的基础知识 一、磁现象 1． 磁体 磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，这种性质叫磁性，具有这种性质的物体叫磁体。磁体分为天然磁体和人造磁体两大类。常见的人造磁体有条形磁体、蹄形磁体和磁针等，如下图所示。 2.磁极 磁体上存在两个磁性最强的部分叫磁极。将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫南极（S极），指北的磁极叫北极（N极）。 3．磁化 一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。 4．磁极的相互作用 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 二、磁场与磁力线 磁极之间的相互作用是通过磁场进行传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质磁场。 磁场的分布常用磁感线来描述。 （1）磁力线是互不相交的闭合曲线。在磁体外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，磁力线由S极指向N极。 （2）磁力线的疏密反映磁场的强弱。磁力线越密、磁场越强；磁力线越疏、磁场越弱。 （3）磁力线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向，即静止时小磁针N极所指的方向。 三、电流的磁效应 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。 1．直线电流的磁场 判断方法：右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁力线环绕方向。 2．环形电流的磁场 判断方法：右手握住螺线管，弯曲的四指指向电流的方向，则大母指指向就是螺线管内部磁力线的方向。 电流磁效应的重要应用之一是电磁铁。 磁铁分直流电磁铁和交流电磁铁，如下图所示为直流电磁铁的应用实例电磁继电器。 一、磁感应强度 实验表明：在磁场中同一个地方，无论电流和导线长度怎样改变，比值恒定不变，这个比值F/IL是由磁场本身决定的，可以用来表示磁场的强弱。用公式表示为 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。即 三、磁导率 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μ0 μ0 =4π×10-7H/m，为一常数。 四、磁场强度 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。 磁场强度与也是一个矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度的方向一致。 一、磁场对电流的作用 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向可用左手定则来判断。 左手定则：伸出左手，使大拇指与其余四个手指垂直，让磁力线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向就是磁场对通电导体作用力的方向。 实验证明：在均匀磁场中，当通电直导体与磁场方向垂直时，电磁力的大小与导体中电流的大小成正比，与导体的有效长度及磁感应强度成正比。 （1）当导体与磁力线垂直时，导体所受电磁力为 （2）当导体的与磁力线成α角，导体所受电磁力为 当α=900时电磁力最大 ，当α=00时电磁力为零 。 二、磁场对通电平行直导线间的作用 两条相距较近且相互平行的直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引（左图）；当通以相反方向的电流时，它们相互排斥（右图）。 （1）从导线顶部观察（或底部观察），确定导线剖面的电流方向。比如，从顶部腑视图a ，导线剖面的电流均为垂直穿入纸面。 （2）用安培法则判断导线电流产生的磁场方向。比如，上图所示导线电流的磁场方向均为顺时针。 （3）用左手定则判断一个电流在另一个电流的磁场中所受电磁力的方向。比如，图a所示电流在磁场中受到向右的电磁力；同理，图a所示电流在磁场中受到向左的电磁力。因此，两条平行导体电流同向时相互吸引。 三、磁场对通电矩形线圈的作用 磁场对通电矩形线圈的作用是电动机旋转的基本原理。 （1）当线圈平面与磁力线平行时（图a，c），用左手定