电工基础3～4学时-课件(3).ppt

1、一、磁场对载流直导体的作一、磁场对载流直导体的作用用二、磁场对通电矩形线圈的作二、磁场对通电矩形线圈的作用用第三节第三节 磁场对载流导体的作用、左手定则磁场对载流导体的作用、左手定则1.1.电磁力的产生电磁力的产生式中F FB BI IL通电导体受到的电磁力（N）；磁感应强度（T）；导体中的电流强度（A）；导体在磁场中的长度（m）；电流方向与磁感应线的 夹角（）。电磁力计算公式电磁力计算公式 载流导体在磁场中所受的作用力称为载流导体在磁场中所受的作用力称为电磁力电磁力。sinBILF 一、磁场对载流直导体的作用（二）通电导体在磁场内受力方向的判断（二）通电导体在磁场内受力方向的判断通电导体在磁

2、场中的受力方向可用左手定则判断。通电导体在磁场中的受力方向可用左手定则判断。一、磁场对载流直导体的作用 左手定则左手定则：将左手伸平，拇指与四指垂直放在一：将左手伸平，拇指与四指垂直放在一个平面上，让磁力线垂直穿过手心，四指指向电流方个平面上，让磁力线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指方向就是导体的受力方向。向，则拇指所指方向就是导体的受力方向。一、磁场对载流直导体的作用（三）相互平行的通电直导体间的相互作用（三）相互平行的通电直导体间的相互作用 结论结论：通过同方向电流的平行导线是相互吸引的；：通过同方向电流的平行导线是相互吸引的；通过反方向电流的平行导线是相互排斥的。通过反方向电流

3、的平行导线是相互排斥的。一、磁场对载流直导体的作用1 1cdcdababBILBILF FF Fa ab bF Fc cd dF F 方向向下，方向向下，方方向向上。构成一个力偶距，向向上。构成一个力偶距，使线圈以使线圈以OOOO 为轴按逆时针为轴按逆时针方向旋转。方向旋转。二、磁场对通电矩形线圈的作用二、磁场对通电矩形线圈的作用0dadabcbcF FF FBISlBIllFM2121ababF FcdcdF F 如果矩形线圈由如果矩形线圈由N N匝匝绕制，则转矩为绕制，则转矩为cosBISM cosNBISM 当线圈平面与磁力线平行时，转矩当线圈平面与磁力线平行时，转矩最大。当线圈平面与磁

4、力线垂直时，转最大。当线圈平面与磁力线垂直时，转矩为零。所以，磁场总是使线圈转到与矩为零。所以，磁场总是使线圈转到与其垂直的位置。其垂直的位置。二、磁场对通电矩形线圈的作用二、磁场对通电矩形线圈的作用第四节磁化、电磁铁、磁路第四节磁化、电磁铁、磁路一、物质的磁化一、物质的磁化1.磁化的基本概念磁化的基本概念2.起始磁化曲线起始磁化曲线3.磁滞回线磁滞回线二、铁磁材料的分类和用途二、铁磁材料的分类和用途三、磁路三、磁路四、电磁铁四、电磁铁五、直流电磁铁与交流电磁铁的区别五、直流电磁铁与交流电磁铁的区别六、电磁铁的特点、分类及其应用六、电磁铁的特点、分类及其应用1.磁化的概念磁化的概念 原来没有磁

5、性的物质，在外磁场作用下产生磁性的现原来没有磁性的物质，在外磁场作用下产生磁性的现象叫做磁化。象叫做磁化。凡是铁磁物质都能被磁化。原因是：凡是铁磁物质都能被磁化。原因是：铁磁物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成。在铁磁物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成。在无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，小磁畴本身具有的无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，小磁畴本身具有的磁性相互抵消，对外不呈现磁性。磁性相互抵消，对外不呈现磁性。在外磁场作用下，磁畴都趋向外磁场，形成附加磁场，从在外磁场作用下，磁畴都趋向外磁场，形成附加磁场，从而使原磁场显著增强。而使原磁场显著增强。2.起始磁化曲线起始磁化曲线 铁磁物质

6、从完全无磁状态进行磁化的过程中，磁感应铁磁物质从完全无磁状态进行磁化的过程中，磁感应强度强度B将按照一定规律随外磁场强度将按照一定规律随外磁场强度H的变化而变化，这的变化而变化，这种种B-H关系曲线叫做起始磁化曲线。关系曲线叫做起始磁化曲线。Oa段：段：起始磁化段起始磁化段 ab段：段：线性段线性段 bc段段：膝部段膝部段c点以后：饱和段点以后：饱和段 在在H变化过程中，变化过程中，B跟着变化，因而跟着变化，因而也在变化。也在变化。1称为起称为起始磁导率。始磁导率。3.磁滞回线磁滞回线 实验：利用以下的磁化装置使铁磁材料在交变磁场中实验：利用以下的磁化装置使铁磁材料在交变磁场中进行反复磁化。进

7、行反复磁化。（4）使反向磁场恢复到）使反向磁场恢复到0。（1）调节）调节R使使H达到达到最大值（最大值（+Hm）。）。（2）使）使Hm 减小到减小到0。（3）通过开关）通过开关S使使H反向增加至反向增加至-Hm。实验步骤：实验步骤：3.磁滞回线磁滞回线 通过反复磁化得到的通过反复磁化得到的BH关系曲线关系曲线abcdefa叫做磁滞叫做磁滞回线。回线。由于铁磁材料在反复磁化过程中，由于铁磁材料在反复磁化过程中，B的变化总是的变化总是滞后于滞后于H的变化，我们称这一现象为磁滞。的变化，我们称这一现象为磁滞。磁滞是由于铁磁材料中磁分子的惯性和摩擦造成的。磁滞是由于铁磁材料中磁分子的惯性和摩擦造成的。

8、Br剩磁；剩磁；Hc“矫顽力矫顽力”；-Br反向剩磁。反向剩磁。Oa段段起始磁化曲线；起始磁化曲线；3.磁滞回线磁滞回线 不同的外磁场强度情况下得到一系列磁滞回线，把这不同的外磁场强度情况下得到一系列磁滞回线，把这些磁滞回线的顶点连接起来所得到的曲线称为基本磁化曲些磁滞回线的顶点连接起来所得到的曲线称为基本磁化曲线。线。3.磁滞回线磁滞回线 以下是几种常用的铁磁材料的基本磁化曲线。以下是几种常用的铁磁材料的基本磁化曲线。总结铁磁材料的性质：总结铁磁材料的性质：1.能被磁体吸引。能被磁体吸引。4.磁感应强度有一个饱和值。磁感应强度有一个饱和值。2 2.能被磁化并且有剩磁和磁滞损耗。能被磁化并且有

9、剩磁和磁滞损耗。3.磁导率不是常数。磁导率不是常数。二、铁磁材料的分类和用途二、铁磁材料的分类和用途 根据矫顽力的大小把铁磁材料分成三大类。根据矫顽力的大小把铁磁材料分成三大类。1.软磁材料软磁材料 2.硬磁材料硬磁材料易磁化也易去磁。易磁化也易去磁。3.矩磁材料矩磁材料不易磁化也不易去磁。不易磁化也不易去磁。一经磁化便达到一经磁化便达到饱和值。饱和值。三、磁路三、磁路1.磁路的概念磁路的概念 磁通（磁力线）集中通过的闭合路径称为磁路。磁通（磁力线）集中通过的闭合路径称为磁路。形成磁路的最好方法是利用铁磁材料按照电器的结形成磁路的最好方法是利用铁磁材料按照电器的结构要求而作成各种形状的铁心。构

10、要求而作成各种形状的铁心。我们把通过铁心的磁通称为主磁通，铁心外的磁通称为我们把通过铁心的磁通称为主磁通，铁心外的磁通称为漏磁通。漏磁通。2.磁路欧姆定律磁路欧姆定律lNIH HSBS令令SlNIFmmR SlNISlNI则则mmRF即磁路欧姆定律。即磁路欧姆定律。相当于电路中的电动势，是产生磁通的磁源，相当于电路中的电动势，是产生磁通的磁源，因此称为磁通势（磁动势）。因此称为磁通势（磁动势）。NIFm2.磁路欧姆定律磁路欧姆定律 一方面，磁路与电路有本质的区别：电路断开时，一方面，磁路与电路有本质的区别：电路断开时，电流为零，电动势依然存在；可是磁路没有开路状态，电流为零，电动势依然存在；可

11、是磁路没有开路状态，因为磁力线时不可断开的闭合曲线。因为磁力线时不可断开的闭合曲线。另一方面，磁路与电路有很多相似之处，以下是另一方面，磁路与电路有很多相似之处，以下是它们的对应关系。它们的对应关系。磁路电路磁通势Fm=NI（A 匝）电动势E（V）磁通（Wb）电流I（A）磁导率（H/m）电阻率（m）磁阻Rm=l/（S）（1/H）电阻R=l/S（）欧姆定律=Fm/Rm欧姆定律I=E/R四、电磁铁四、电磁铁 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。机械零件、工件于固定位置的一种电器。电磁铁一般由励磁线圈、铁心和衔铁

12、三个主要部分电磁铁一般由励磁线圈、铁心和衔铁三个主要部分组成。组成。电磁吸力是电磁铁的电磁吸力是电磁铁的主要参数之一。主要参数之一。B B磁感应强度（磁感应强度（T T）；）；F F 电磁吸力（电磁吸力（N N）；）；S磁极端面的截面积（磁极端面的截面积（m m2)2)。式中式中022SBFDC 几种形式的电磁铁：几种形式的电磁铁：a a）是起重电磁铁；）是起重电磁铁；b b）是控制）是控制电磁铁；电磁铁；c c）是平面磨床磁吸盘。）是平面磨床磁吸盘。四、电磁铁四、电磁铁五、直流电磁铁与交流电磁铁的区别五、直流电磁铁与交流电磁铁的区别 1）直流电磁铁的励磁电流、磁通、磁感应强度等都是恒）直流电

13、磁铁的励磁电流、磁通、磁感应强度等都是恒定不变的，而在交流电磁铁中却是随时间不断交替变化的。定不变的，而在交流电磁铁中却是随时间不断交替变化的。2）交流电磁铁中由于电源交变，因而在交变磁通作用下）交流电磁铁中由于电源交变，因而在交变磁通作用下，铁芯中产生磁滞损耗，但直流电磁铁中因电流恒定而没有，铁芯中产生磁滞损耗，但直流电磁铁中因电流恒定而没有上述损耗。上述损耗。3）气隙影响。直流电磁铁中线圈电流（励磁电流）的大）气隙影响。直流电磁铁中线圈电流（励磁电流）的大小仅决定于线圈端电压和线圈电阻而与铁芯和衔铁之间的气小仅决定于线圈端电压和线圈电阻而与铁芯和衔铁之间的气隙无关。但对于交流电磁铁却不同，

14、如果衔铁在吸合过程中隙无关。但对于交流电磁铁却不同，如果衔铁在吸合过程中被卡住，此时气隙较大，从而使励磁电流增大导致线圈过热被卡住，此时气隙较大，从而使励磁电流增大导致线圈过热而损坏。使用时若发现铁芯被卡住，则应立即切断电源，排而损坏。使用时若发现铁芯被卡住，则应立即切断电源，排除故障，不可大意。除故障，不可大意。六、电磁铁的特点、分类及其应用六、电磁铁的特点、分类及其应用 1电磁铁具有以下特点电磁铁具有以下特点 1）动作迅速、灵敏、容易控制。）动作迅速、灵敏、容易控制。2）励磁电流通过线圈时，呈现磁性，电流中断时，即失磁。）励磁电流通过线圈时，呈现磁性，电流中断时，即失磁。3）励磁电流方向改

15、变时，电磁铁的极性也发生改变。）励磁电流方向改变时，电磁铁的极性也发生改变。4）励磁电流越大，线圈匝数越多，磁性越强，对衔铁的吸力越大。）励磁电流越大，线圈匝数越多，磁性越强，对衔铁的吸力越大。2电磁铁的分类及其应用电磁铁的分类及其应用 电磁铁按照励磁电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类。电磁铁按照励磁电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类。按照用途和结构特点，又可分起重用电磁铁和控制、保护用电磁铁。按照用途和结构特点，又可分起重用电磁铁和控制、保护用电磁铁。由于电磁铁具有动作迅速、灵敏、易控制等优点，在日常生活和工农由于电磁铁具有动作迅速、灵敏、易控制等优点，在日常生活和工农业

16、生产、特别是远距离控制以及自动化、半自动化设备中，常用电磁铁代业生产、特别是远距离控制以及自动化、半自动化设备中，常用电磁铁代替人工完成各种搬运、控制和保护作用。替人工完成各种搬运、控制和保护作用。电磁铁电磁铁的应用的应用 利用电磁铁来制动机床和起重机的电动机原理如下。利用电磁铁来制动机床和起重机的电动机原理如下。小结小结 1载流导体（或线圈）在磁场中要受到作用力，称做电磁力。载流导体（或线圈）在磁场中要受到作用力，称做电磁力。1）磁场对通电直导体的电磁力大小是：电磁力的方向可用左手定）磁场对通电直导体的电磁力大小是：电磁力的方向可用左手定则确定。则确定。2）磁场对通电矩形线圈的转矩是：若线圈

17、有）磁场对通电矩形线圈的转矩是：若线圈有N匝，则匝，则MNBIScos 2铁磁物质的性能铁磁物质的性能 1）使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称作磁化。铁磁物质都）使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称作磁化。铁磁物质都能够磁化。铁磁物质在外加磁场作用下，磁畴趋向磁场方向形成附加能够磁化。铁磁物质在外加磁场作用下，磁畴趋向磁场方向形成附加磁场，使外加磁场增强。磁场，使外加磁场增强。2）铁磁物质在反复磁化过程中，有饱和、剩磁、磁滞现象，而且）铁磁物质在反复磁化过程中，有饱和、剩磁、磁滞现象，而且还有磁滞损失。所谓磁滞现象，就是还有磁滞损失。所谓磁滞现象，就是B的变化总是落后于的变化总是落后于H的变

18、化；所的变化；所谓剩磁现象就是当谓剩磁现象就是当H为零为零B不等于零的现象。不等于零的现象。3）铁磁物质根据磁滞程度不同可分为软磁、硬磁、矩磁三类。）铁磁物质根据磁滞程度不同可分为软磁、硬磁、矩磁三类。由于铁磁材料中的磁阻由于铁磁材料中的磁阻Rm不是常数，所以一般不能直接用它进行磁路不是常数，所以一般不能直接用它进行磁路计算，只作定性分析。计算，只作定性分析。3电磁铁是利用铁心线圈通电后产生磁场并吸引铁电磁铁是利用铁心线圈通电后产生磁场并吸引铁磁物质这一特性制成的。磁物质这一特性制成的。电磁铁一般由励磁线圈、铁心和衔铁三个部分组成。电磁铁一般由励磁线圈、铁心和衔铁三个部分组成。各式继电器、电磁

19、式开关等都是由电磁铁控制其动作的。各式继电器、电磁式开关等都是由电磁铁控制其动作的。4磁路中的磁通、磁通势和磁阻之间的关系，可用磁路中的磁通、磁通势和磁阻之间的关系，可用磁路欧姆定律表示。即：磁路欧姆定律表示。即：由于铁磁材料中的磁阻由于铁磁材料中的磁阻Rm不是常数，所以一般不能直不是常数，所以一般不能直接用它进行磁路计算，只作定性分析。接用它进行磁路计算，只作定性分析。1铁磁材料具有哪些基本性质？为什么磁导率不是常数？2铁磁物质一般分几类？各有什么特点？3平面磨床的电磁工作台在工件加工完毕后，需要在励磁线圈中通往短暂的反向电流，这样方能取下工件，为什么？4说明电磁铁的基本工作原理、主要用途及特点。5直流电磁铁在吸合过程中，电磁吸力的大小有无变化？为什么？6额定电压相同的交、直流电磁铁能否互换使用？为什么？7若交流电磁铁在吸合过程中衔铁被卡住会出现什么现象？为什么？你应采取什么紧急措施？8在题图中，已分别标出了电流在题图中，已分别标出了电流I、磁感应强度、磁感应强度B和电磁力和电磁力F 三个物理量中的两个物理量，试标注第三个物理量中的两个物理量，试标注第三个物理量的方向。三个物理量的方向。