电工基础第五章-磁与磁路-课件.ppt

1、 第一第一节节 磁感磁感应应强度和磁通强度和磁通电工基础电工基础第五第五章章 磁与磁路磁与磁路 第二第二节节 物物质质的磁化的磁化 第三第三节节 电电磁感磁感应应 第四第四节节 磁路磁路欧欧姆定律姆定律与电与电磁磁铁铁1234 第一第一节节 磁感磁感应应强度和磁通强度和磁通一、磁的基本知识 把某些物体具有吸引铁、镍、钴等物质的性把某些物体具有吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁铁是具质称为磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁铁是具有磁性的物体，它分为有磁性的物体，它分为天然磁铁和人造磁铁天然磁铁和人造磁铁两大两大类。类。磁体磁性最强的部分叫磁极，磁体两端的磁磁体磁性最强的部分

2、叫磁极，磁体两端的磁性最强。若将实验用的磁针在水平内自由转动，性最强。若将实验用的磁针在水平内自由转动，待静止待静止时会发现磁针的两端总是一个指北，一个时会发现磁针的两端总是一个指北，一个指南。指北的磁极叫北极，用指南。指北的磁极叫北极，用N N表示。指南的磁表示。指南的磁极叫南极，用极叫南极，用S S表示。表示。一、磁的基本知识 任何磁体都有一对磁极，南极和北极总是成任何磁体都有一对磁极，南极和北极总是成对出现并且强度相等，对出现并且强度相等，不存在独立不存在独立的的S S极或极或N N极。极。两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用的力用的力同名磁极互

3、相排斥，异名磁极互相吸引。同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。一、磁的基本知识 在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质称为磁在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质称为磁场。互不接触的磁体之间具有的相互作用力就是通过磁场。互不接触的磁体之间具有的相互作用力就是通过磁场进行传递的。场进行传递的。一、磁的基本知识 为了形象地描绘磁场经常利用磁力线来描述，即在为了形象地描绘磁场经常利用磁力线来描述，即在磁场中画出一系列曲线，曲线上任意一点的切线方向，磁场中画出一系列曲线，曲线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向（小磁针在该点时，北极所指的方就是该点的磁场方向（小磁针在该点时，北极所指的方向）。向）

4、。条条形磁形磁铁铁磁力磁力线线马马蹄形磁蹄形磁铁铁磁力磁力线线磁力线有以下特性：磁力线有以下特性：(1)(1)磁场的强弱可用磁力线的疏密表示，磁力磁场的强弱可用磁力线的疏密表示，磁力线密的地方磁场强；疏的地方磁场弱。如果磁力线线密的地方磁场强；疏的地方磁场弱。如果磁力线在某一区域内，方向相同，平行等距的一系列直线在某一区域内，方向相同，平行等距的一系列直线称为匀强磁场称为匀强磁场.(2)(2)在磁铁外部，磁力线从在磁铁外部，磁力线从N N极到极到S S极；在磁铁极；在磁铁内部，磁力线从内部，磁力线从S S极到极到N N极。磁力线是闭合曲线。极。磁力线是闭合曲线。(3)(3)磁力线不相交。磁力线

5、不相交。一、磁的基本知识匀匀强磁强磁场场二、电流的磁场 不仅磁铁能产生磁场，通电导体的周围也存在不仅磁铁能产生磁场，通电导体的周围也存在着磁场（电流也能产生磁场）。这种现象叫电流的磁着磁场（电流也能产生磁场）。这种现象叫电流的磁效应。效应。磁场的强弱和通电导体的电流大小有关，电流磁场的强弱和通电导体的电流大小有关，电流越大，磁场越强；它还与通电导体的距离有关，离导越大，磁场越强；它还与通电导体的距离有关，离导体越近，磁场越强。磁场的方向决定于电流方向。体越近，磁场越强。磁场的方向决定于电流方向。电流所产生磁场的方向一般可分成两种情况判断：电流所产生磁场的方向一般可分成两种情况判断：1.1.通电

6、直导线电流产生的磁场通电直导线电流产生的磁场 右手握住通电直导体并把拇指伸开，拇指所右手握住通电直导体并把拇指伸开，拇指所指向为电流方向，那么四指环绕的方向就是磁场指向为电流方向，那么四指环绕的方向就是磁场方向（磁力线方向）。方向（磁力线方向）。二、电流的磁场2.2.通电环形螺线管电流产生的磁通电环形螺线管电流产生的磁场场 以上两种情况的电流所产生磁场方向的判以上两种情况的电流所产生磁场方向的判定方法称为定方法称为右手螺旋定则右手螺旋定则（也称安培定则）。（也称安培定则）。二、电流的磁场三、描述磁场的物理量1.1.磁感应强度磁感应强度 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，磁感应强度是描述磁

7、场强弱和方向的物理量，即矢量（是有大小和方向的）。即矢量（是有大小和方向的）。匀强磁场中的某一确定点的磁感应强度为磁匀强磁场中的某一确定点的磁感应强度为磁场中的通电导体所受的电磁力与导体的有效长度场中的通电导体所受的电磁力与导体的有效长度和通过的电流的乘积的比值。和通过的电流的乘积的比值。ILFB 磁感应强度的方向为某一点在磁场的方向，磁感应强度的方向为某一点在磁场的方向，也就是磁力线在该点的切线方向。也就是磁力线在该点的切线方向。三、描述磁场的物理量匀强磁场的磁感应强度，单位是特匀强磁场的磁感应强度，单位是特 斯斯 拉拉，符号为，符号为T T。与磁场垂直的通电导体受到的力，单与磁场垂直的通电

8、导体受到的力，单位是牛位是牛 顿顿，符号为，符号为N N；导体中的电流，单位是安导体中的电流，单位是安 培培，符号，符号为为A A；通电导体在磁场中的有效长度，单位通电导体在磁场中的有效长度，单位是米，符号为是米，符号为m;m;B BF FI IL L2.2.磁通磁通 磁通量即穿过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力磁通量即穿过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数，简称磁通，用字母表示。线的总数，简称磁通，用字母表示。BS通过该面积的磁通，单位是韦通过该面积的磁通，单位是韦 伯伯，符，符号为号为WbWb。匀强磁场的磁感应强度，单位是特匀强磁场的磁感应强度，单位是特 斯斯拉拉，符号为，符号为T

9、T；与与 垂直的某一截面面积，单位是平垂直的某一截面面积，单位是平方米，符号为方米，符号为m m2 2；三、描述磁场的物理量B BS SB B 这说明在匀强磁场中，磁感应强度就是与磁场垂这说明在匀强磁场中，磁感应强度就是与磁场垂直的单位面积上的磁通。所以，磁感应强度又叫做磁直的单位面积上的磁通。所以，磁感应强度又叫做磁通密度（简称磁密）。单位是韦伯每平方米，符号为通密度（简称磁密）。单位是韦伯每平方米，符号为Wb/mWb/m2 2通过磁通的公式变形可得磁通密度为：通过磁通的公式变形可得磁通密度为：当面积一定时，通过该面积的磁通量越多，当面积一定时，通过该面积的磁通量越多，磁场就越强。磁场就越强

10、。三、描述磁场的物理量SB3.3.磁导率磁导率 磁导率磁导率是为了表征导磁性能的物理量。其单位是为了表征导磁性能的物理量。其单位H/M,H/M,符号为符号为 ，它可分为真空中的绝对磁导率，它可分为真空中的绝对磁导率 ，相对磁导率，相对磁导率 ，绝对磁导率绝对磁导率 。它们的关系可。它们的关系可表示为：表示为：实验测得实验测得 =441010-7-7H/m m三、描述磁场的物理量ororo根据物质磁导率的大小，通常把物质分为三类：根据物质磁导率的大小，通常把物质分为三类：第二类是顺磁物质，如空气、氧、铅等。第二类是顺磁物质，如空气、氧、铅等。顺磁物质的顺磁物质的 略大于略大于1 1；第三类是铁磁

11、物质，如铁、铸铁、硅钢片第三类是铁磁物质，如铁、铸铁、硅钢片等。铁磁物质的等。铁磁物质的 1 1。三、描述磁场的物理量第一类是反磁物质，如金、银、铜、石墨第一类是反磁物质，如金、银、铜、石墨 等。反磁物质的等。反磁物质的 略小于略小于1 1；rrr 4.4.磁场强度磁场强度 若在真空中，圆环线圈的磁感应强度若在真空中，圆环线圈的磁感应强度 的大小的大小与线圈的匝数与线圈的匝数 、线圈的周长、线圈的周长 以及电流强度以及电流强度 有关。它们的关系可表示为：有关。它们的关系可表示为：三、描述磁场的物理量B BO ON NL LI ILNIBOO 当把圆环线圈从真空中取出，并在其中填入当把圆环线圈从

12、真空中取出，并在其中填入相对磁导率为相对磁导率为 的媒介质，则感应强度将是真的媒介质，则感应强度将是真空中的空中的 倍，即倍，即lNIlNIBr0 不同的媒介质将有不同的磁感应强度不同的媒介质将有不同的磁感应强度，这样这样磁场的计算比较复杂，为了使计算方便，我们引磁场的计算比较复杂，为了使计算方便，我们引入了入了磁场强度磁场强度这个物理量。这个物理量。三、描述磁场的物理量r磁场中某点的磁感应强度与媒介质的磁导率的磁场中某点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值，叫做该点的磁场强度，用比值，叫做该点的磁场强度，用 表示，即表示，即lNIlNIBH 磁场强度的数值只与电流的大小及导线的形状有磁场强度的

13、数值只与电流的大小及导线的形状有关，而与磁场媒介质的磁导率无关，这给工程计算带关，而与磁场媒介质的磁导率无关，这给工程计算带来了很大的方便。磁场强度也是一个矢量，在均匀媒来了很大的方便。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。介质中，它的方向和磁感应强度的方向一致。三、描述磁场的物理量又又BH H H四、磁场对载流导体的作用 电流可以产生磁场，反之，磁场也会对通电导体电流可以产生磁场，反之，磁场也会对通电导体产生力的作用。通常把通电导体在磁场中受到的力称产生力的作用。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。通电导体在磁场中受到的力为电磁力，也称安培力

14、。通电导体在磁场中受到的力一般分成两种情况：一般分成两种情况：1.1.磁场对通电直线导体的作用磁场对通电直线导体的作用 通电直导体在磁场内的受力方向可通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定则来判断。如图所示，平伸左用左手定则来判断。如图所示，平伸左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向就是通电导体向，则大拇指所指的方向就是通电导体所受电磁力的方向。所受电磁力的方向。如果电流方向与磁场方向不垂直，而是有一如果电

15、流方向与磁场方向不垂直，而是有一个夹角个夹角 ，这时通电导线的这时通电导线的有效长度有效长度为为 （即在与磁场方向相垂直方向上的投影）。（即在与磁场方向相垂直方向上的投影）。电磁力的计算式变为电磁力的计算式变为:四、磁场对载流导体的作用 电磁力计算式为电磁力计算式为:BILF sinLsinBILF 2.2.磁场对通电矩形线圈的作用磁场对通电矩形线圈的作用 匀强磁场中放置一个通电矩形线圈匀强磁场中放置一个通电矩形线圈abcdabcd，当线圈平面与磁力线平行时，由，当线圈平面与磁力线平行时，由左手定则可知，左手定则可知，adad边和边和bcbc边与磁力线平边与磁力线平行，所以不受磁场的作用力，但

16、行，所以不受磁场的作用力，但abab边和边和cdcd边因与磁力线垂直而受到磁场的作用边因与磁力线垂直而受到磁场的作用力力F Fabab和和F Fcdcd，而且两个力大小相等，受，而且两个力大小相等，受力方向相反，我们把受到作用力的两个力方向相反，我们把受到作用力的两个边叫做有效边。两有效边所受到的作用边叫做有效边。两有效边所受到的作用力，构成一对力偶，从而使线圈绕轴线力，构成一对力偶，从而使线圈绕轴线沿顺时针方向转动。沿顺时针方向转动。四、磁场对载流导体的作用 四、磁场对载流导体的作用 BISLBILLFMab212 均匀磁场的磁感应强度均匀磁场的磁感应强度(T)(T)；线圈中的电流线圈中的电

17、流(A)(A)；线圈的面积线圈的面积(m(m2 2)。力矩计算式为：力矩计算式为：BIS 若线圈在转矩若线圈在转矩M M的作用下沿的作用下沿逆时针方向旋转，当线圈平面逆时针方向旋转，当线圈平面与磁力线的夹角为与磁力线的夹角为 时，则线时，则线圈的转矩为圈的转矩为 如果矩形线圈由如果矩形线圈由N N匝绕制，匝绕制，则转矩为则转矩为 四、磁场对载流导体的作用 sinBISM sinNBISM 第二第二节节 物物质质的磁化的磁化一、磁化的基本知识磁化是指原来没有磁性的物质具有磁性的过程。磁化是指原来没有磁性的物质具有磁性的过程。磁磁畴畴有序整有序整齐齐的排列使的排列使原磁原磁场场大大加强。大大加强。

18、凡是铁磁物质都能够凡是铁磁物质都能够被磁化被磁化。是是由于由于铁铁磁物磁物质质是由是由许许多被多被称为称为磁磁畴畴的磁性小的磁性小区区域所域所组组成成的，的，每一个磁畴相当于一个小磁体。每一个磁畴相当于一个小磁体。磁磁畴杂乱畴杂乱无章排列磁性被无章排列磁性被抵消抵消二、磁化的曲线 铁磁物质从无磁状态到有磁这一磁化过程铁磁物质从无磁状态到有磁这一磁化过程中，磁感应强度中，磁感应强度 将将按照一定规律随外磁场强按照一定规律随外磁场强度度 的变化而变化的变化而变化与与 的关系是的关系是非线性非线性的的BHBH一般磁化曲线可大致分成四段，用磁畴的概念解释如下一般磁化曲线可大致分成四段，用磁畴的概念解释

19、如下:(1)oa (1)oa段段-起始磁化段起始磁化段,该段曲线较平缓变化缓慢，当该段曲线较平缓变化缓慢，当H H增增加时，加时，B B增加较慢。说明小磁畴有惯性，较弱的外磁场不能使增加较慢。说明小磁畴有惯性，较弱的外磁场不能使它转向而成为整齐有序的排列。它转向而成为整齐有序的排列。(2)ab(2)ab段段-线性段，该段曲线急剧上升，曲线较陡线性段，该段曲线急剧上升，曲线较陡,当当H H增增加时加时,B,B相应地快速增加。说明小磁畴在外磁场作用下向外磁相应地快速增加。说明小磁畴在外磁场作用下向外磁场方向转动，使磁场增强，磁感应强度迅速增强。场方向转动，使磁场增强，磁感应强度迅速增强。(3)bc

20、(3)bc段段-膝部段，该曲线近似平坦。铁磁材料中大部分小膝部段，该曲线近似平坦。铁磁材料中大部分小磁畴在外磁场作用下已成为整齐有序的排列，当磁畴在外磁场作用下已成为整齐有序的排列，当H H增加时增加时,B,B几几乎不增加。乎不增加。(4)cd(4)cd段段-饱和段，该曲线更平缓，已达饱和状态，饱和段，该曲线更平缓，已达饱和状态，H H对对B B几几乎无影响，铁磁材料中的全部小磁畴已排列整齐，乎无影响，铁磁材料中的全部小磁畴已排列整齐，H H增加也不增加也不能使能使B B再增加了。再增加了。不同铁磁物质的磁化特性不同。因此，可以借助磁化不同铁磁物质的磁化特性不同。因此，可以借助磁化曲线对不同铁

21、磁材料的磁化特性进行比较。曲线对不同铁磁材料的磁化特性进行比较。二、磁化的曲线三、三、磁滞回线磁滞回线 线圈通入交变电流，就会产生交变磁场，线圈中的铁心线圈通入交变电流，就会产生交变磁场，线圈中的铁心就会在交变磁场中被反复磁化。铁心的磁感应强度也随线圈就会在交变磁场中被反复磁化。铁心的磁感应强度也随线圈中的电流中的电流I(HI(H)不断重复地沿正、反两条磁化曲线变化。不断重复地沿正、反两条磁化曲线变化。调节变阻器调节变阻器RPRP，可以观察到电流从零逐渐加大，磁场强度，可以观察到电流从零逐渐加大，磁场强度H H从零逐渐增强，磁感应强度从零逐渐增强，磁感应强度B B却并未回到零，而是到达却并未回

22、到零，而是到达b b点。点。保留了一部分磁性保留了一部分磁性,称之为剩磁（称之为剩磁（OBOB及及OEOE段）。必须加反向电段）。必须加反向电流，并达到一定数值（流，并达到一定数值（OCOC及及OFOF段段)，才能使剩磁消失。使剩磁，才能使剩磁消失。使剩磁消失的反向磁场称为矫顽力。消失的反向磁场称为矫顽力。铁心在反复磁化过程中，磁感应强度铁心在反复磁化过程中，磁感应强度B B的变化总是的变化总是滞后于滞后于H H的变化，我们称这一现象为磁滞。通过反复磁的变化，我们称这一现象为磁滞。通过反复磁化得到的化得到的B-HB-H关系曲线关系曲线abcdefaabcdefa叫做叫做磁滞回线磁滞回线。三、三

23、、磁滞回线磁滞回线四、四、铁磁材料的分类铁磁材料的分类 不同的铁磁材料具有不同的磁滞回线，其剩磁和不同的铁磁材料具有不同的磁滞回线，其剩磁和矫顽力也不相同，所以特性以及在用途上也不相同。矫顽力也不相同，所以特性以及在用途上也不相同。一般把铁磁材料分成三类。一般把铁磁材料分成三类。1 1软磁材料软磁材料 软磁材料特性是剩磁和矫顽力均很小，易磁软磁材料特性是剩磁和矫顽力均很小，易磁化也易去磁，磁滞回线较窄。化也易去磁，磁滞回线较窄。如硅钢片、铁镍合如硅钢片、铁镍合金、铸钢等材料，适合制作电动机、变压器、继金、铸钢等材料，适合制作电动机、变压器、继电器、电磁铁等电器的铁心。电器、电磁铁等电器的铁心。

24、2 2硬磁材料硬磁材料 硬磁材料特性是剩磁和矫顽力均很硬磁材料特性是剩磁和矫顽力均很大，不易磁化，也不易失磁，磁滞回线大，不易磁化，也不易失磁，磁滞回线很宽很宽.如钨钢、钴钢等材料，适合来制如钨钢、钴钢等材料，适合来制作各式永久磁铁、扬声器的磁钢等。作各式永久磁铁、扬声器的磁钢等。四、四、铁磁材料的分类铁磁材料的分类3 3矩磁材料矩磁材料 矩磁材料特性是这种铁磁材料矩磁材料特性是这种铁磁材料在很小的外磁场作用下就能磁化，在很小的外磁场作用下就能磁化，一经磁化便能一经磁化便能达到饱和值，去掉外达到饱和值，去掉外磁，磁性仍能保持在饱和值磁，磁性仍能保持在饱和值。如锰如锰镁铁氧体、锂锰铁氧体等材料，

25、适镁铁氧体、锂锰铁氧体等材料，适合来制作磁带、电子计算机中存储合来制作磁带、电子计算机中存储器的磁芯、磁盘。器的磁芯、磁盘。四、四、铁磁材料的分类铁磁材料的分类 第三节第三节 电磁感应电磁感应一、电磁感应现象 电流的磁效应，揭示了电和磁之间电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系，由丹麦物理学家奥斯特在存在着联系，由丹麦物理学家奥斯特在18201820年发现。电流能够产生磁场，如果年发现。电流能够产生磁场，如果反过来，利用磁场是不是能够产生电流反过来，利用磁场是不是能够产生电流呢？呢？一、电磁感应现象 实验一：如图所示，匀强磁场中放置一根导体实验一：如图所示，匀强磁场中放置一根导体ABAB，其

26、两端分别与灵敏电流计的两个接线柱相接，形成闭合其两端分别与灵敏电流计的两个接线柱相接，形成闭合回路。当导体回路。当导体ABAB静止或沿着平行磁力线运动时，观察电静止或沿着平行磁力线运动时，观察电流计的指针不偏转。说明回路中没有电流流过。当导体流计的指针不偏转。说明回路中没有电流流过。当导体垂直在磁场中作切割磁力线运动垂直在磁场中作切割磁力线运动时，可以明显地观察到时，可以明显地观察到电流计指针发生偏转，说明回路中有电流流过。电流计指针发生偏转，说明回路中有电流流过。实验二：如图所示，线圈的两个接头与灵敏电流计实验二：如图所示，线圈的两个接头与灵敏电流计的两个接线柱的两个接线柱相接。形成闭合回路

27、。将一条形磁铁放置相接。形成闭合回路。将一条形磁铁放置在线圈中，当其静止时，观察电流计的指针不偏转。但在线圈中，当其静止时，观察电流计的指针不偏转。但当磁铁迅速地当磁铁迅速地插入或拔出插入或拔出时，可以明显地观察到电流计时，可以明显地观察到电流计的指针都会发生偏转，说明回路中有电流流过。的指针都会发生偏转，说明回路中有电流流过。实验二证明：穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中实验二证明：穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中有感应电流产生。有感应电流产生。一、电磁感应现象 利用磁场产生电流的现象就叫做电磁感应现象，这利用磁场产生电流的现象就叫做电磁感应现象，这种方法产生的电流叫做感应电流。种方法

28、产生的电流叫做感应电流。判别感应电流方向的方法判别感应电流方向的方法:1.1.右手定则来判定：伸出右手，让拇指和四指右手定则来判定：伸出右手，让拇指和四指在同一平面内并且拇指和其余四指垂直，让磁力在同一平面内并且拇指和其余四指垂直，让磁力线从掌心穿入，拇指指向导线运动方向，四指所线从掌心穿入，拇指指向导线运动方向，四指所指的方向为感应电流的方向。指的方向为感应电流的方向。一、电磁感应现象 2.2.楞次定律楞次定律内容为：感应电流产生的磁通总是阻内容为：感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。碍原磁通的变化。一、电磁感应现象二、电磁感应定律二、电磁感应定律 线圈中感应电动势的大小与穿过同一线圈的

29、磁通线圈中感应电动势的大小与穿过同一线圈的磁通变化率（即磁通变化快慢）成正比。这一规律就叫做变化率（即磁通变化快慢）成正比。这一规律就叫做法拉第电磁感应定律，由英国物理学家法拉第于法拉第电磁感应定律，由英国物理学家法拉第于18311831年发现。年发现。设在时间设在时间 内通过线圈的磁通量为内通过线圈的磁通量为 ，则单，则单匝线圈中产生的感应电动势的大小为匝线圈中产生的感应电动势的大小为:对于对于 匝线圈，其感应电动势为：匝线圈，其感应电动势为：ttetNeN 在在 时间内产生的感应电动势时间内产生的感应电动势(V)(V)；线圈的匝数；线圈的匝数；线圈中磁通变化量线圈中磁通变化量(Wb)(Wb

30、)；磁通变化磁通变化 所需的时间所需的时间(s)(s)；线圈中线圈中感应电动势的大小感应电动势的大小，取决于线圈中磁通，取决于线圈中磁通的变化速度，而与线圈本身的大小无关。的变化速度，而与线圈本身的大小无关。ettN二、电磁感应定律二、电磁感应定律对于在磁场中切割磁力线的直导体来说，当对于在磁场中切割磁力线的直导体来说，当 时，即导体运动方向与磁力线平行，则时，即导体运动方向与磁力线平行，则计算感应电动势的具体公式为计算感应电动势的具体公式为式中：式中：磁场中的磁感应强度磁场中的磁感应强度(Wb/m(Wb/m2 2)；导体在磁场中的有效长度导体在磁场中的有效长度(m)(m)；导体在磁场中的运动

31、速度导体在磁场中的运动速度(m/s)(m/s)；导体运动方向与磁力线的夹角导体运动方向与磁力线的夹角()。当当 时，即导体垂直于磁力线运动，则时，即导体垂直于磁力线运动，则（最大）。（最大）。BLsinBLVeV00eBLVe90二、电磁感应定律二、电磁感应定律 综上所述，可得出结论：在任何情况下，考虑综上所述，可得出结论：在任何情况下，考虑到感应电动势的方向，线圈中的感应电动势表示为到感应电动势的方向，线圈中的感应电动势表示为 对于对于N N匝线圈，若磁通与感应电动势参考方向之匝线圈，若磁通与感应电动势参考方向之间符合右手螺旋关系，其表达式为间符合右手螺旋关系，其表达式为 式中负号表示感应电

32、动势的方向总是使感应电式中负号表示感应电动势的方向总是使感应电流产生的磁通阻碍原磁通的变化。流产生的磁通阻碍原磁通的变化。tetNe二、电磁感应定律二、电磁感应定律三、自感与互感三、自感与互感 因通过线圈的电流的变化而在线圈自身引起因通过线圈的电流的变化而在线圈自身引起电磁感应的现象，叫做自感现象。在自感现象中电磁感应的现象，叫做自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。产生的感应电动势，叫做自感电动势。由于通过空心线圈的磁通链与电流成正比，即由于通过空心线圈的磁通链与电流成正比，即 所以通过线圈的电流变化时，磁通链也要改所以通过线圈的电流变化时，磁通链也要改变。根据法拉第电磁感

33、应定律，线圈中产生的自变。根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的自感电动势为感电动势为 可得到可得到 teLitiLeL 式中：式中：线圈中电流的变化量，单位是安线圈中电流的变化量，单位是安 培培，符号为，符号为A A；线圈中电流变化了线圈中电流变化了 所用的时间，单位是秒，符所用的时间，单位是秒，符 号为号为s s；线圈的自感系数，单位是亨线圈的自感系数，单位是亨 利利，符号为，符号为H H；自感电动势，单位是伏自感电动势，单位是伏 特特，符号为，符号为V V。其中其中 叫做电流变化率，自感电动势的大小与电流叫做电流变化率，自感电动势的大小与电流变化率成正比。公式中的负号是由楞次定律决定的，表

34、变化率成正比。公式中的负号是由楞次定律决定的，表明自感电动势总是企图阻止电流的变化。明自感电动势总是企图阻止电流的变化。三、自感与互感三、自感与互感 LeLtiii 实验表明线圈实验表明线圈A A中的电流发生中的电流发生变化时，电流产生的磁场也要发变化时，电流产生的磁场也要发生变化，通过线圈的磁通也要随生变化，通过线圈的磁通也要随之变化，其中必然要有一部分磁之变化，其中必然要有一部分磁通通过线圈通通过线圈B B，这部分磁通叫做互，这部分磁通叫做互感磁通。互感磁通同样随着线圈感磁通。互感磁通同样随着线圈A A中电流的变化而变化，因此，线中电流的变化而变化，因此，线圈圈B B中要产生感应电动势。同

35、样，中要产生感应电动势。同样，如果线圈如果线圈B B中的电流发生变化时，中的电流发生变化时，也会使线圈也会使线圈A A中产生感应电动势。中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象，所产生这种现象叫做互感现象，所产生的感应电动势叫做互感电动势，的感应电动势叫做互感电动势，用用 来表示。来表示。三、自感与互感三、自感与互感 Me 线圈线圈B B中互感电动势的大小不仅与线圈中互感电动势的大小不仅与线圈A A中中的电流变化率的大小有关，而且还与两个线圈的电流变化率的大小有关，而且还与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。理论和的结构以及它们之间的相对位置有关。理论和实验证明线圈实验证明线圈B B互感电

36、动势的大小为互感电动势的大小为 三、自感与互感三、自感与互感 tiMeM 式中式中：线圈线圈A A中电流的变化量，单位是安中电流的变化量，单位是安 培培，符号为符号为A;A;线圈线圈A A中电流变化了中电流变化了 所用的时间，单所用的时间，单位是秒，符号为位是秒，符号为s s；互感系数，简称互感，单位是亨互感系数，简称互感，单位是亨 利利，符号为符号为H;H;互感电动势，单位是伏互感电动势，单位是伏 特特，符号为，符号为V V。三、自感与互感三、自感与互感 itMeMi 互感电动势的方向用楞次定律判定。互感系数由互感电动势的方向用楞次定律判定。互感系数由这两个线圈的几何形状、尺寸、匝数以及它们

37、之间的这两个线圈的几何形状、尺寸、匝数以及它们之间的相对位置决定，与线圈中电流的大小无关。相对位置决定，与线圈中电流的大小无关。,线圈线圈A A与与B B的自感分别为的自感分别为 和和 理论和实验证理论和实验证明互感范围是明互感范围是 令令叫做耦合系数。叫做耦合系数。值的范围是值的范围是的大小反映出两个线圈的耦合程度。的大小反映出两个线圈的耦合程度。当当 时叫全耦合。时叫全耦合。1L210LLM 2L21LLMk k10 kkk1k三、自感与互感三、自感与互感 第四节第四节 磁路欧姆定律与电磁铁磁路欧姆定律与电磁铁一、磁路一、磁路磁路是磁通（磁力线）集中通过的闭合路径。磁路是磁通（磁力线）集中

38、通过的闭合路径。常用具有很强导磁能力的铁磁材料制成一定形状常用具有很强导磁能力的铁磁材料制成一定形状的铁心，从而使磁通形成各自所需的闭合路径。的铁心，从而使磁通形成各自所需的闭合路径。主磁通是指全部在磁路内部闭合的磁通，部分经主磁通是指全部在磁路内部闭合的磁通，部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通称为漏磁通。为过磁路周围物质而自成回路的磁通称为漏磁通。为了计算方便，在漏磁通不严重时，可忽略不计。了计算方便，在漏磁通不严重时，可忽略不计。有分支磁路有分支磁路无分支磁路无分支磁路二、二、磁路欧姆定律磁路欧姆定律无分支磁路无分支磁路 设励磁绕组线圈匝数为设励磁绕组线圈匝数为 ，线圈中的电流为线圈中的

39、电流为 ,铁心的面积铁心的面积为为 ，磁路的平均长度为，磁路的平均长度为 ,流流过线圈的电流过线圈的电流 和线圈匝数和线圈匝数 的的乘积称为磁动势，用乘积称为磁动势，用 （单位安（单位安培，符号为培，符号为A)A)表示，即表示，即 :NIlSINIFmN 与导体的电阻相似，磁路中的磁阻的大小与磁与导体的电阻相似，磁路中的磁阻的大小与磁路的长度路的长度L L成正比，与磁路的横截面积成正比，与磁路的横截面积S S成反比，并成反比，并与组成磁路材料的磁导率与组成磁路材料的磁导率 有关，用符号有关，用符号 （单位（单位是每亨利，符号为是每亨利，符号为H H）表示，其公式为）表示，其公式为:通过磁路的磁

40、通与磁动势成正比，而与磁阻成通过磁路的磁通与磁动势成正比，而与磁阻成反比反比，用，用 （单位是韦伯，符号为（单位是韦伯，符号为WbWb）表示，其公）表示，其公式为：式为：上式与电路的欧姆定律相似，故称上式与电路的欧姆定律相似，故称磁路欧姆定律磁路欧姆定律。二、二、磁路欧姆定律磁路欧姆定律MRSlRMMmRF三、电磁铁三、电磁铁 电磁铁是应用电流产生磁场的原理，利电磁铁是应用电流产生磁场的原理，利用磁能吸引铁的特性而制成的一种电器。用磁能吸引铁的特性而制成的一种电器。按照励磁电流的性质分为交流电磁铁和按照励磁电流的性质分为交流电磁铁和直流电磁铁两大类。直流电磁铁两大类。电磁铁具有灵敏、动作迅速、

41、易控等特点。电磁铁具有灵敏、动作迅速、易控等特点。常用在生活和工农业上产中，特别是代替人工完常用在生活和工农业上产中，特别是代替人工完成各种搬运、控制、和保护作用。成各种搬运、控制、和保护作用。四、涡流四、涡流 块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流，简称涡流。以叫做涡电流，简称涡流。当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有当变压器的线圈

42、中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。涡流在通变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。涡流在通过电阻时也要放出焦耳热，称为涡流的热效应。可利用过电阻时也要放出焦耳热，称为涡流的热效应。可利用在高频焊接、电磁炉等如图所示。在高频焊接、电磁炉等如图所示。涡流的热效应在电机和变压器等设备涡流的热效应在电机和变压器等设备中是非常有害的。当电机或变压器的线圈中是非常有害的。当电机或变压器的线圈中有交流电通过时，铁心中要产生强大的中有交流电通过时，铁心中要产生强大的涡流，释放出大量的热，白白损耗大量的涡流，释放出大量的热，白白损耗大量的能量，甚至会烧毁电机或变压器。所以，能量，甚至会烧毁电机或变压器。所以，我们要掌握它的规律，变害为利。我们要掌握它的规律，变害为利。四、涡流四、涡流