电磁学的基本知识与基本定律

《电磁学的基本知识与基本定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章电磁学的基本知识与基本定律电机是实现电能与机械能转换的装置，这种转换是通过电磁场来完成的，只有深入分析电机内部的电磁过程，才能了解电机的各种特性。电磁场的抽象性，增加了该课程的难度。第1章预备知识-----电磁学的基本知识与基本定律本章内容:电磁学的基本知识与基本定律；常用磁性材料（铁磁材料与永磁材料）及其特性。1.1电路的基本定律基尔霍夫电流定律(KCL)：在电路节点上基尔霍夫电压定律（KVL）：在闭合回路中1.2磁场的基本知识通电导体周围会产生磁场，磁场是一个矢量。用磁通密度（简称磁密）或磁感应强度)B

2、描述磁场的强弱。图1.1磁力线与电流之间的右螺旋关系磁力线方向：N→SB的单位为T，特[斯拉]为形象描绘磁场的空间分布情况，通常使用磁感应线—磁力线。磁感应强度B的方向和大小B的方向：用带有方向的闭合曲线表示磁力线，曲线上任意点的切线方向表示B的方向。B的大小：垂直于B的单位面积的磁感应线数目。电流与所产生的磁场方向用右手螺旋法则确定。磁感应强度B表示了单位面积上的磁通，故又被称为磁通密度。磁通量(1-1)对于均匀磁场，若B与S垂直，则上式变为磁感应强度的通量。即穿过某一截面积S的磁力线总量。单位为：Wb，韦[伯]

3、若B与S不垂直，S的法线与B的夹角为α，则上式变为磁场强度H(1-2)指介质中某点的磁感应强度B与介质磁导率μ之比。载流导体会在周围介质中产生磁场形成磁路，同样大小的电流在周围介质中所产生的磁感应强度B的大小会因为介质的磁导率不同而有很大的不同！在磁路计算中，为了计算上的方便，还引入磁场强度H这一辅助物理量。它表示在磁场中，若充满不同的介质，不同质点处的H是相同的，与介质无关；但B会因为介质的不同而不同。H的单位：安/米(A/m)；磁导率的单位:亨/米(H/m)真空的磁导率为一常数铁磁材料的磁导率不是常数，一般为铸

4、钢材料的相对磁导率为矽钢材料的相对磁导率为记住：在同样大小的电流下，铁心线圈的磁通比空心线圈的磁通大得多，这就是电机和变压器通常都用铁磁材料来制造的原因。磁动势：磁链：在电路中，电流I是由电动势E产生的；在磁路中，磁通Φ是由磁动势F产生的。流过线圈电流i与线圈匝数N的乘积。磁阻：和电路中的电阻一样，磁路中也定义磁阻Rm，它对磁通起阻碍作用其中l为磁路平均长度，s为磁路截面积磁路的欧姆定律：表示N匝线圈所匝链的总磁通(单位：Wb韦伯)。电生磁，磁生电1.3基本电磁定律电生磁的基本定律——安培环路定律磁生电的基本定律—

5、—法拉第电磁感应定律电磁力定律磁路的欧姆定律1.3.1电生磁的基本定律——安培环路定律(1-3)若闭合磁力线上H处处相等,则上式变为:安培环路定律也称全电流定律。是表示电流与所产生的磁场之间关系的定律。设空间有多根载流导体，流过的电流分别为：则沿任何闭合路径l对磁场强度H的线积分，等于该闭合回路所包围的电流的代数和。电流的正负由右手螺旋定则确定。对于例图有：把磁路分成若干段，几何形状相同的为一段。如此，H沿整个磁路的线积分就等于每段磁路磁场强度与磁路长度乘积之和，即：1.3.1电生磁的基本定律—安培环路定律称为第k

6、段磁路的磁压降，F=NI为作用在整个磁路上的磁动势(磁动势的单位：安匝)。对于无分支磁路，由于各段磁路的磁通是相等的，则全电流定理可以写成：注意：在铁磁材料构成的磁路中，由于磁路有饱和非线性现象，Rm不为恒值。故磁路欧姆定律常用作定性分析，不用于定量计算。1.3.2磁生电的基本定律—法拉第电磁感应定律(1-4)图1.2磁通与其感应电势的正方向假定电动机惯例设定的参考方向变压器电势：能在线圈中产生感应电动势只有两种情况：一、绕组和磁场无相对位置运动，与绕组相交链的磁链发生变化而在绕组中产生感应电动势—变压器电动势；二

7、、绕组和磁场间有相对位置运动，绕组中的导线切割磁场而产生感应电动势—切割电动势。大小与磁链的变化率成正比，方向由楞次定律确定：楞次定律：闭合线圈中感应电流的方向总是使得它自己所产生的磁场反抗原来磁通量Φ的变化。参考正方向：一般先选定Ф的参考方向，再用右手螺旋定则确定e的参考方向。分析：当dФ/dt>0时,e产生的Ф应该与原来的Φ方向相反（指向下），对应的感应电流由X流向A，对应e与参考方向相反，为负；当dФ/dt<0时,e产生的Ф应该与原来的Φ方向相同（指向上），…，所以e和dФ/dt总是有相反的符号。1.3.2磁

8、生电的基本定律—法拉第电磁感应定律当磁通按正弦规律变化时，即:则式（1-4）变为:若取为参考相量，(1-5)变压器电势：(1-4)ω=2πf图1.3磁通Φ(t)超前感应电势e(t)90˚的相量图则：(1-13)图1.4感应电势与磁场、导体运动速度之间的右手定则设磁场的磁感应强度（磁密）为B，切割磁力线的导体长度为l，切割速度为v，三者之间互相垂直，则导线中感