工程电磁场导论解读课件.ppt

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1、3.7电感3.7.1自感（Self-Inductance）回路的电流与该回路交链的磁链的比值称为自感。即H（亨利）L=内自感Li+外自感L0Inductance求自感的一般步骤：设A图3.7.1内磁链与外磁链下页上页返回例3.7.1试求图示长为l的同轴电缆的自感L。1.内导体的内自感解:磁通匝数内自感因此，下页上页返回图3.7.2同轴电缆截面2.外导体内自感图3.7.3同轴电缆由例3.2.2知匝数下页上页返回3.外自感总自感下页上页返回设总自感为总自感解:内自感解法一例3.7.2试求半径为R的两平行传输线自感。图3.7.4两线传输线下

2、页上页返回解法二图3.7.5双线传输线下页上页返回3.7.2互感（MutualInductance）互感是一个回路电流与其在另一个回路所产生的磁链之比值，它与两个回路的几何尺寸，相对位置及周围媒质有关。计算互感的一般步骤：设A可以证明H（亨利）下页上页返回图3.7.6电流I1产生与回路L2交链的磁链图3.7.7两对传输线的互感解：设传输线AB带电，求穿过CD回路的磁链导线B作用合成后导线A作用1)若回路方向相反，互感会改变吗？它反映了什么物理意义？例3.7.3试求图示两对传输线的互感。思考下页上页返回3.7.3诺依曼公式（Neuman

3、n’sFormula）1.求两导线回路的互感互感设回路1通以电流I1，则空间任意点的磁矢位为穿过回路2的磁通为图3.7.11两个细导线电流回路下页上页返回2.用诺依曼公式计算回路的外自感外自感电流I在l2上产生的磁矢位为与l2交链的磁通为设电流I集中在导线的轴线l1上，磁通穿过外表面轮廓l2所限定的面积。下页上页返回图3.7.12线圈的自感•媒质为线性；•磁场建立无限缓慢（不考虑涡流及辐射）；•系统能量仅与系统的最终状态有关，与能量的建立过程无关。假设：磁场能量的推导过程3.8.1恒定磁场中的能量（MagneticEnergy）3.

4、8磁场能量与力MagneticEnergyandForce自有能互有能下页上页返回由矢量恒等式3.8.2磁场能量的分布及磁能密度(EnergyDistributionandEnergyDensity)得下页上页返回第一项为0由于所以时，J（焦耳）磁能密度磁场能量是以密度形式储存在空间中。下页上页返回解:由安培环路定律自感例3.8.1试求长度为l,通有电流I的同轴电缆储存的磁场能量与自感。磁能下页上页返回图3.8.1同轴电缆截面3.8.3磁场力(MagneticFieldForce)1.安培力解:定性分析场分布B板的磁场A板受力例3.8

5、.2试求载流导板间的相互作用力。下页上页返回图3.8.2两平行导板间的磁力2.虚位移法（MethodofFalseDisplacement)电源提供的能量=磁场能量的增量+磁场力所做的功•常电流系统外源不断提供能量，一半用于增加磁能，一半提供磁场力作功。n个载流回路中，当仅有一个广义坐标发生位移dg，系统的功能守恒是广义力即下页上页返回•常磁链系统磁链不变，表示没有感应电动势，电源不需要提供克服感应电动势的能量广义力取两个回路的相对位置坐标为广义坐标，求出互有磁能，便可求得相互作用力。两种假设的结果相同，即下页上页返回解：系统的相互作

6、用能为用矢量表示为例3.8.3试求图中载流平面线圈的转矩。选a为广义坐标，对应的广义力是转矩，T<0表示转矩企图使a减小，使该回路包围尽可能多的磁通。下页上页返回图3.8.3外磁场中的电流回路解：设作用力为F，试棒沿x方向移动dx，磁场能量的增量F>0表示磁路对试棒的作用力为吸力(沿x轴方向）,这也是电磁阀的工作原理。例3.8.4试求磁路对磁导率为m的试棒的作用力，试棒截面积为。下页上页返回图3.8.4磁路对磁导率为m试棒的作用力3.法拉第观点法拉第观点，通量管沿其轴向方向受到纵张力，垂直方向受到侧压力,其量值都等于N/m2图3.8.

7、7载流导体位于铁板上方例3.8.5试判断物体受力情况。下页上页返回图3.8.5向量管受力图3.8.6电磁铁3.9磁路3.9.1磁路的基本概念(BasicConceptionofMagneticCircuit)利用铁磁材料制成一定形状的回路（可包括气隙），其上绕有线圈，使磁通主要集中在回路中，该回路称为磁路。MagneticCircuit下页上页返回(a)变压器(b)接触器(c)继电器(d)四极电机(e)永磁式电磁仪表下页上页返回图3.9.1几种常见的磁路1.磁路的基本物理量磁路物理量：磁通、磁势Fm、磁压Um、B、H电路物理量:电流I

8、、电源Us、元件电压UUm的降落方向与H方向一致(2)磁压UmA（安）(1)磁势Fm=NiA（安）Fm的方向与电流i符合右手定则用类似于电路的方法进行磁路计算。下页上页返回2.磁路的基尔霍夫定律磁路的基尔霍夫第一定律—