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第 2 章 电动力 2.1概述 1．电动力现象（什么是电动力） 载流导体（有电流通过的导体）放在磁场中，导体就要受到磁场对电流的作用力。物理中称为“安培力”1820年发现的。 通电导体的周围有磁场存在，而磁场对通电导体又有作用力。因此，两个或几个相互有电磁耦合的导体之间必有相互作用的力，我们把载流导体之间的作用力称为“电动力”。 电动力的本质仍是安培力（洛伦兹力）。 另外，在铁磁体附近的载流导体也会受到作用力，该力总是使载流导体力图向铁磁体靠近。 2．电动力方向的确定 2.1? 左手定则 手心向 B ，伸直的四指与 I同向，则大拇指的指向就是电动力 F 的方向。见图2.3。 2.2 右手螺旋定则 按照矢量叉积确定方向的规则，电动力dF垂直于 Idl 与 B 所确定的平面，右手四指由Idl 转向 B，大拇指的指向就是电动力 F 的方向，见图2.4。 2.3 磁力线侧压力原理 磁力线如橡皮筋，总希望走最短的路径，把橡皮筋拉直。载流导体所受电动力方向与磁力线方向垂直，指向磁力线稀疏的方向，见图2.5。 2.4 由回路的改变趋势确定电动力的方向 在电动力的作用下，回路的改变趋势应使回路环绕的磁通增加。据此，可确定电动力的方向。 上述四种方法，2.1、2.2是常用的基本方法。2.3、2.4在宏观判定载流导体电动力时，有时更方便、快捷、形象。 举例。 3．研究电动力的目的 电气设备的导电部分总是由多个导体构成的，当导体中有电流流过时，各导体之间就有电动力的作用。 电动力的大小与导体间的相互位置以及通过它们的电流的大小有关。正常工作时，断路器的长期工作电流不大，为几百至几千安，作用在导体上的电动力很小，对断路器的工作一般没有影响，可以忽略不计。 当电路发生短路时，短路电流很大，可达几十乃至上百千安，就会产生很大的电动力。 研究电动力的目的 通常，当导体内电流超过万安以上时，就应当考虑电动力的问题; 此时，电动力可能达几百牛顿力，甚至几千牛顿力以上; 这样大的电动力可能使断路器的一些结构零件变形或断裂，使原来处于关合位置的触头被推开，产生电弧，导致触头熔焊；或者使断路器在关合过程中不能顺利关合，以至造成断路器爆炸等。 研究电动力的目的 一方面是要掌握产生电动力的规律性，以便在设计断路器产品时，正确选择其结构和尺寸，使其机械强度能承受电动力的作用而不致损坏，使断路器不会因电动力的作用而发生误动作，也就是要克服电动力的危害性； 另一方面，还可广泛利用电动力改善、提高断路器的性能。例如在断路器的灭弧结构中，利用电动力的作用来提高灭弧能力；利用电动力的作用增加短路时触头间的压力；利用电动力原理设计并制造出迅速推开的斥力式触头结构等。 4．电动力现象举例 电动力有起破坏作用的一面，也有可以利用的一面。（P16～18）的例子可自己看一看。 2.2 计算电动力的两种基本方法 电动力计算的常用方法有二 用比奥－沙瓦定律计算电动力； 用能量平衡法计算电动力; 两种方法的本质相同，原则上说用任何一种方法计算电动力都可以。但是对不同的具体对象来说，两种方法各有方便之处。 比奥－沙瓦定律是计算电动力最常用的方法。 载流导体所受电动力与导体回路及导体截面有关。 在忽略导体截面对电动力的影响时，可假设导体截面无限细（即导体中电流按线电流处理）。 1．用比奥－沙瓦定律计算电动力 由上式可知，要计算电动力 F1 ，首先应知道导体 l1 上磁感应强度 B 的分布情况。一般来说，电器设备中导体 l1 所在处的磁感应强度是由另外的导体 l2 产生的。 两长直导体在空气（或磁导率相同的介质）中的同一平面内作任意布置，其电动力可用标量形式计算。 在均匀介质中，直载流导体产生的磁场呈同心圆磁场。 是计算电动力的一般通用式，对不同的具体情况只是回路系数 C 不同而已。 常用的 C 值，在手册中可查出（P37），给电动力的计算带来很大方便。 上面得出的回路系数 C ，对在同一平面布置的导体系统具有普遍意义。 平行、垂直布置的导体只是特例。 2.2．用能量平衡法计算电动力 2.3 同一平面内两直导体间的电动力 4．两根以上导体间电动力的计算 计算导体 3 所受电动力时，可分别计算 导体 1 对导体 3 产生的电动力 F31 及 导体 2 对导体 3 的电动力 F32 4．电动力沿导体各点的分布 3.4 导体截面形状对电动力的影响 上面几节中，在分析电动力时 都没有考虑导体本身截面大小、形状的影响，实际上都是假设电流集中在导体的轴线上来分析的。 这对圆截面导体来说，不管截面大小如何，只要电流在导体内均匀分布，计算的结果完全是准确的。 对其它截面形状（如矩形截面）的导体