周绍敏《电工技术基础与技能》PPT——5 磁场和磁路.ppt

　　教学重点 5　磁场和磁路 5.1 电流的磁效应 　　一、磁场 　　二、磁感线 　　三、电流的磁场 5.2 磁场的主要物理量 　　一、磁感应强度 　　二、磁通 　　三、磁导率 　　四、磁场强度 5.3 磁场对电流的作用力 一、磁场对直线电流的作用力 　　二、磁场对通电线圈的作用力矩 　　三、电流表工作原理 5.4 铁磁性物质的磁化 　　一、铁磁性物质的磁化 　　二、磁化曲线 　　三、磁滞回线 5.5 磁路的基本概念 　　一、磁路 　　二、磁路的欧姆定律 单元小结 　　当线圈平面与磁感线平行时，力臂最大，线圈受磁力矩最大； 　　当线圈平面与磁感线垂直时，力臂为零，线圈受磁力矩也为零。 　　电流表就是根据上述原理工作的。 　　这个力矩使线圈绕 OO? 转动，转动过程中，随着线圈平面与磁感线之间夹角的改变，力臂在改变，磁力矩也在改变。 　　1．结构 　　电流表的结构如图 5-5 所示。 　　在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁心，铁心外套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流就是经过这两个螺旋弹簧流入线圈的。 图 5-5　电流表的结构 　　2．工作原理 　　如图 5-6 所示，蹄形磁铁和铁心间的磁场是均匀地辐向分布，这样，不论通电线圈转到什么方向，它的平面都与磁感线平行。因此，线圈受到的偏转磁力矩 M1 就不随偏转角度而改变。 　　通电线圈所受的的磁力矩 M1 的大小与电流 I 成正比，即 M1 = k1I 式中 k1 为比例系数。 图 5-6　磁电式电表的磁场 　　线圈偏转使螺旋弹簧扭紧或扭松，于是螺旋弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩 M2 ，线圈偏转的角度越大，螺旋弹簧的力矩也越大，M2 与偏转角 ? 成正比，即 M2 = k2?　　 (式中 k2 为比例系数) 　　当 M1、M2 平衡时，线圈就停在某一偏转角度上，固定在转轴上的指针也转过同样的偏转角度，指到刻度盘的某一刻度。 　　比较上述两个力矩，因为 M1 = M2 ，所以 k1I = k2? ，即 　　即测量时偏转角度 ? 与所测量的电流成正比。这就是电流表的工作原理。这种利用永久性磁铁来使通电线圈偏转达到测量目的的仪表称为磁电式仪表。 　　3．磁电式仪表的特点 　　(1) 刻度均匀，灵敏度高，准确度高。 　　(2) 负载能力差，价格较昂贵。 　　(3) 给电流表串联一个阻值很大的分压电阻，就可改装成量程较大的电压表；并联一个阻值很小的分流电阻，就可改装成量程较大的电流表；电阻表也是由电流表改装的。 一、铁磁性物质的磁化 二、磁化曲线 三、磁滞回线 　　1．磁化 　　本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化。 　　2．被磁化的原因 　　(1)内因：铁磁性物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成的，每一个磁畴相当于一个小磁铁。 　　(2)外因：有外磁场的作用。 　　如图 5-7(a) 所示，当无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，对外不显磁性； 　　如图 5-7(b) 所示，当有外磁场作用时，磁畴将沿着磁场方向作取向排列，形成附加磁场，使磁场显著加强。 　　有些铁磁性物质在撤去磁场后，磁畴的一部分或大部分仍然保持取向一致，对外仍显磁性，即成为永久磁铁。 图 5-7　铁磁性物质的磁化 　　不同的铁磁性物质，磁化后的磁性不同。 　　铁磁性物质被磁化的性能，被广泛地应用于电子和电气设备中，如变压器、继电器、电机等。 　　1．磁化曲线的定义 　　磁化曲线是用来描述铁磁性物质的磁化特性的。铁磁性物质的磁感应强度 B 随磁场强度 H 变化的曲线，称为磁化曲线，也叫 B—H 曲线。 动画 M5-5　磁化曲线 　　2．磁化曲线的测定 　　图 5-8 中，(a)是测量磁化曲线装置的示意图，(b)是根据测量值做出的磁化曲线。由图 5-8(b) 可以看出，B 与 H 的 关系是非线性的，即　　　　不是常数。 图 5-8 　磁化曲线的测定 　　3．分析 　　(1) 0 ~ 1 段：曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当 H 从零开始增加时，B 增加缓慢，称为起始磁化段。 　　(2) 1 ~ 2 段：随着 H 的增大，B 几乎直线上升，这是由于磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向 H 方向，B 增加很快，曲线很陡，称为直线段。 图 5-8 　磁化曲线的测定 　　(3) 2 ~ 3 段：随着 H 的增加，B 的上升又缓慢了，这是由于大部分磁畴方向已转向 H