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项目8 单相变压器的检测学习资料 8．2．1磁场的基本知识 一、磁场 1．磁体、磁极、磁感线 把能够吸引铁、钴、镍等磁性材料的物质叫磁体。把磁体具有吸引磁性材料的性质称为磁性，磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体的两端是吸引磁性材料能力最强的地方。磁体的两极有N极（北极）和S极（南极）之分。一块磁铁，如果从中间锯开，它就变成了两块磁铁，它们各有一对磁极。不论把磁铁分割得多么小，它总是有N极和S极，也就是说N极和S极总是成对出现，无法让一块磁铁只有N极或只有S极。 如图8-6所示，将小磁针放在条形磁铁的周围，发现小磁针的指向是有规律的，都是由北极指向南极，这说明磁场是有方向的。规定小磁针的北极在磁场中某点所受磁场力的方向为该点磁场的方向。磁感线从N极出发，最终进入S极。 磁场可以用磁感线来表示，磁感线是闭合曲线，磁铁中（内部）的磁感线方向始终是从S极到N极，磁铁外部的磁感线通过空气从N极回到S极。磁感线在磁极处最密，磁场强度最强，离磁极越远，磁感线越疏，磁场强度也越弱。地球也是一个大磁体，也存在着磁场，如图8-7 所示，地磁场的南北极与地理的南北极正好相反。 图8-6 条形铁的磁场方向 图8-7 地球磁感线示意图 磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。在一般情况下，磁感线不能被阻挡或隔绝，它可以穿过任何物质，可以穿过磁铁及其周围空间形成闭合环路。图8-8是常见磁铁的磁感线。在蹄形磁铁的平行部分的磁感线是均匀的，因此，磁场强度也是均匀的。 图8-8 常见磁铁的磁感线 请大家再看一个实验（如图8-9所示），用吸引了很多铁粉的两块条形磁铁相互靠近，当同极性（N极与N极）磁极相互靠近时，铁粉被排斥推开了，而异极性（N极与S极）磁极相互靠近时，铁粉相互吸引连接起来了。由实验可知，磁体间的磁性相互作用就是以磁场作为媒介的，同极性相互吸引，异极性相互排斥。图8-10是磁极与磁极间的磁感线。 图8-9 铁粉在磁场中的作用 图8-10 磁极间的磁感线 2．磁通、磁通密度、磁感应强度 磁场可由一根根的磁感线表现出来，磁感线密集的地方磁场强，磁感线稀疏的地方磁场就弱。通过某一截面积的磁感线总数称为磁通量或磁通，用Φ表示，磁通量Φ的国际单位为韦伯(Wb)，工程上有时用麦克斯韦(Mx)。 表示垂直穿过单位面积的磁感线的多少称磁通量密度，简称磁通密度。磁感应强度也被称为磁通密度，是磁通密度的另一种说法，都是表示磁场的强弱，用表示，国际单位为特斯拉（T）。在工程曾用高斯为单位，其符号为Gs。 地磁场约为10-6T，一般的永久磁铁的磁场约为0.1T，实验室的电磁铁产生的磁场约为1T，超导电磁铁的磁场可达10T。磁感应强度B可用专门的仪器来测量，如高斯计。 磁通密度（或磁感应强度）B与磁通Φ的关系为： （T·m2） (8.1) 式中，A为截面积，单位为m2。 在工程上，如果面积单位用，磁通量的单位用Mx，磁通密度的单位可用Gs表示。 二、电生磁现象 如图8-11(a)所示，将一段漆包线绕在一根长铁棒上，在导线没有通电前，铁棒不能吸引小钉子，当导线接通电源后，铁棒可以吸引小钉子。将一段直金属导体AB按图8-11(b)所示进行连接，在靠近导体的下方放置一个小磁针，在没有合上开关前，小磁针静止不动。当合上开关后，小磁针发生了偏转。由实验可知，通电的金属导体周围存在着磁场。 通电导体周围磁场的方向用右手螺旋定则来确定，如图8-11 (c)所示：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指所指的方向是磁场的方向。根据右手定则，图8-11（b）金属导体中的电流从B端流向A端，由电流在直导体周围产生的磁场绕行方向，在导体的上方是流入纸面，用⊕来表示，在下方是流出纸面，用⊙来表示。因此小磁针的偏转是N极转向纸外，S极转向纸里。 （a）通电线圈产生磁场 （b）通电直导体周围产生磁场 (c)右手定则 图8-11 通电导体产生磁场 将一根绝缘的金属导线在一个空心筒上沿一个方向缠绕起来，形成一圈一圈螺旋状的导线管，称为螺线管或线圈，每一圈称为线圈的一匝。如果让这个螺线管通电会怎样？通电以后，螺线管的每一匝都会产生磁场，磁场的方向如图8-12中的⊙⊕所示。那么，在相邻的两匝之间的位置，由于磁场方向相反，总的磁场相抵消；而在螺线管内部和外部，每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来，最终形成了如图8-12所示的磁场形状。也可以看出，螺线管产生的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的，而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁感线。