磁场基础知识

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1、§1-2磁的基本知识人们把物体能够吸引铁、钻、银等金属及其合金的性质叫做磁性。把具有磁性的物体叫做磁铁。任何磁铁都具冇两个磁极，两个磁极是彼此依赖，不可分离的。如果把磁铁折断为二个，则每一个磁铁都变成具有N、S两个磁极的磁铁。也就是说，N极和S极是成对出现的，无论怎样分割磁铁，他总是保持两个异性磁极。把两个磁铁互相靠近发现，总是同性的磁极互相排斥，片性的磁极互相吸引。这种相互的作用力称为磁力。磁力的存在说明在磁铁周围的空间中存在着一种特殊的物质，这种物质称为磁场。把磁针放在磁场中不同的位置，将会发现磁针所受磁力的大小是不同的，距离磁极越近，受到的磁力越人，表明磁场越强；距离磁极较远的地方，磁

2、场则很弱，甚至感觉不到。为了形象地描述磁场的强弱和方向，人们通常引入一根假想线——磁感线来表示，如图1-7所示。它具有以下特点：1•磁感线是互不交叉的闭合曲线；在磁铁的外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。2•磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向。3.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。磁感线越密，则磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。图1-7磁感线一、电流的磁场和有关物理量在通有电流的导体周围存在磁场，电流越大磁场越强，这种现象叫做电流的磁效应。电流的方向与由它产生的磁场方向之间的关系可用安培定则（乂称为右手螺旋定则)来判断。1.通电直导体周围的磁场如图1-8所示，右手弯曲握住直

3、导体，大拇指指向电流方向，则弯曲的四指所指的方向就是通电直导休周围产生的磁场方向。2.通电螺线管的磁场如图1-9所示，右手弯曲握住螺线管，弯曲的四指指向电流方向，则伸直的人拇指所指的方向就是螺线管内的磁场方向，也就是说，人拇指的指向就是通电螺线管的N极。a)图1-8通电直导体周围的磁场图卜9通电螺线管的磁场3.磁感应强度磁感应强度是描述磁场中各点的磁场强弱和方向的物理量，用符号〃表示，单位是特斯拉(T)o实验证明：当载流导体与磁场方向垂直时，磁场对载流导体的作用力尸与导体中的电流大小/及导体在磁场中的有效长度厶的乘积成正比。即(1-5)载流导体在磁场屮受力方向可用左手定则来判断「伸开左手，让

4、大拇指与其余四指垂直，并与掌心在同一平面内，让磁感线垂直的穿过手心，四指指向电流方向，则犬拇指所指的方向就是通屯导体在磁场中所受的电磁力的方向，如图1_10所示。图1-10左手定则磁感应强度是一个矢量，它的方向是磁力线上某点的切线方向。为了在平面上表示出磁感应强度的方向，常用符号“X”或“•”表示垂直进入纸面或垂直从纸面出来的磁力线、电流或磁感应强度。若磁场中各点的磁感应强度的大小和方向相同，这种磁场就称为均匀磁场(匀强磁场)。以后若不加说明，均为在均匀磁场范围内讨论问题。1.磁通磁通是描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量，用符号0表示，单位是韦伯(Wb)o磁通定义为：磁感应强度B和与垂

5、直于磁感应强度方向的面积S的乘积。即①二BS(1-6)由上式口J知，当面积一定时，如果通过该面积的磁感线越多，则磁通越人，磁场越强。这一概念在电气工程上有极其重要的意义。如变压器、电动机和电磁铁等铁心材料的选用，希望其通电线圈产生的磁感线尽可能多地通过铁心的截面,以捉咼效率。引入了磁通这一概念Z后,反过來也可以把磁感应强度看作是通过单位面积的磁通。因此，磁感应强度又称为磁通密度，并11用Wb/m2作单位。2.磁导率实验证明：通电导体所产生的磁场不仅与电流的大小、导体的形状以及相对位置冇关，而冃述与磁场内介质的性质冇关。磁导率就是一个用来表示介质导磁性能的物理量，用符号M表示，单位是亨利/米(

6、H/m)o不同的物质其磁导率也不相同。曲实验测得真空中的磁导率〃。二4nX107H/m,且为一个常数。为了比较各种物质的导磁能力，将任一物质的磁导率"与真空的磁导率“0的比值叫做相对磁导率，用心表示，即(1-7)Ao由上式可知：相对磁导率是没冇单位的，它表明在其他条件相同的情况下,介质中的磁感应强度是真空中的多少倍。根据各种物质的相对磁导率的不同，一般把物质分为二类：(1)心<<1的物质称为非磁物质(2)〃「>>1的物质称为磁性物质自然界屮磁性物质只冇很少的几种，如铁、钻、鎳及英合金等。由于磁性物质的心>>1,而且还不是一个常数，在其他条件相同的情况下，这类物质中所产生的磁场比真空中的磁场强

7、几百到几T倍，甚至十几万倍，所冇在电动机、变压器等电磁器件大量采用，因此磁性物质在电工技术方面应用极其广泛。二、磁化与磁性材料1.磁性材料的磁化实验证明：在线圈中通以一个电流以后，有铁心的线圈所产生的磁场远比没冇铁心的线圈所产生的磁场强。这是为什么呢？这是由于铁心被磁化致使磁场增强的缘故。我们把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。凡是铁磁物质都能被磁化。磁性物质Z所以能被磁化，是因为铁磁