周绍敏《电工技术基础与技能》ppt——5 磁场和磁路

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1、5磁场和磁路教学重点1．了解直线电流、环形电流以及螺线管电流的磁场，会用右手定则判断其磁场的方向。2．理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念。3．了解匀强磁场的性质及有关计算。4．掌握磁场对电流作用力的有关计算及方向的判断，了解磁场对通电线圈的作用。5磁场和磁路5.1电流的磁效应5.2磁场的主要物理量5.3磁场对通电导线的作用力5.4磁场对通电导线的作用力5.5磁路的基本概念单元小结5.1电流的磁效应一、磁场二、磁感线三、电流的磁场1．磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质称为磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸

2、引。2．磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。3．磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N极所指的方向即为该点的磁场方向。一、磁场二、磁感线1．磁感线在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图5-1所示。图5-1磁感线2．特点(1)磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。(2)磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N极出来，绕到S极；在磁体内部，磁感线的方向由S极指向N极。(3)任意两条磁感线不相交。说明：磁感线是为研究问题方便人为引入的假想曲线，实际上并不存在。图5-2所示为条形磁铁的磁感线。图5-

3、2条形磁铁的磁感线3．匀强磁场在磁场中某一区域，若磁场的大小、方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定，方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。1．电流的磁场三、电流的磁场环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。2．电流的磁效应电流的周围存在

4、磁场的现象称为电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。5.2磁场的主要物理量一、磁感应强度二、磁通三、磁导率四、磁场强度一、磁感应强度磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值称为通电直导线所在处的磁感应强度B，即磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。在国际单位制中，磁感应强度的单位是：T(特斯拉)。用磁感线可形象地描述磁感应强度B的大小，B较大的地方，磁场较强，磁感线较密，B较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀，磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B的方向。匀强磁场中各点的磁感应强度大小

5、和方向均相同。二、磁通在磁感应强度为B的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直，面积为S的平面，则B与S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，简称磁通。即即磁感应强度B可看作是通过单位面积的磁通，因此磁感应强度B也常称为磁通密度，并用Wb/m2作单位。磁通的国际单位制单位是Wb(韦伯)。由磁通的定义式可得=BS三、磁导率1．磁导率磁场中各点的磁感应强度B的大小不仅与产生磁场的电流和导体有关，还与磁场内媒介质(又称为磁介质)的导磁性质有关。在磁场中放入磁介质时，磁场的磁感应强度B将发生变化，磁介质对磁场的影响程度取决于它本身的导磁性能。物质导磁性能的强弱用磁导率来表示。的单位是H/m(

6、亨/米)。不同的物质磁导率不同。在相同的条件下，值越大，磁感应强度B越大，磁场越强；值越小，磁感应强度B越小，磁场越弱。真空中的磁导率是一个常数，用0表示0=4107H/m2．相对磁导率r为便于对各种物质的导磁性能进行比较，以真空磁导率0为基准，将其他物质的磁导率与0比较，其比值称为相对磁导率，用r表示，即根据相对磁导率r的大小，可将物质分为三类：(1)顺磁性物质：r略大于1，如空气、氧、锡、铝、铅等物质都是顺磁性物质。在磁场中放置顺磁性物质，磁感应强度B略有增加。(2)反磁性物质：r略小于1，如氢、铜、石墨、银、锌等物质都是反磁性物质，又称为做抗磁性

7、物质。在磁场中放置反磁性物质，磁感应强度B略有减小。(3)铁磁性物质：r>>1，且不是常数，如铁、钢、铸铁、镍、钴等物质都是铁磁性物质。在磁场中放入铁磁性物质，可使磁感应强度B增加几千甚至几万倍。表5-1列出了几种常用的铁磁性物质的相对磁导率。表5-1几种常用铁磁性物质的相对磁导性材　　料相对磁导率材　　料相对磁导率钴174已经退火的铁7000未经退火的铸铁240变压器钢片7500已经退火的铸铁620在真空中熔化的电解铁12950镍1120镍铁合金60000软钢21