第3章 磁与电磁（课件）- 《电工电子技术与技能》同步教学（机工版·2018）

三 磁与电磁 磁场 一 磁场中的物理量 二 磁化与磁性材料 三 磁路欧姆定律及电磁铁 四 电能与电功率 五 ‹#› ‹#› 了解电流产生磁场和磁场中通电导体受电磁力作用的知识，熟练掌握安培定则和左手定则。 理解磁场中四个基本物理量的意义，并熟记它们的单位和符号。 掌握右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律，并能定性分析各种常见的电磁感应现象。 了解铁磁材料的磁性能、分类和用途。 了解电磁铁、自感的基本知识。 学习目标 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.1.1 磁的基本知识 3.1 磁场 磁极之间存在相互作用，在磁铁周围的空间中存在着磁场，如图3-1 所示。 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.1.2 电流的磁场 通有电流的导体周围产生磁场，这种现象叫作电流的磁效应，如图3-2 所示。 3.1 磁场 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 1. 通电直导体周围的磁场 安培定则一：如图3-3 所示 3.1 磁场 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.2.1 磁感应强度 3.2 磁场中的物理量 载流导体在磁场中受力的方向可用左手定则来判断，如图3-4 所示。 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.2.2 磁通 3.2 磁场中的物理量 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Φ 表示，单位为韦伯（Wb）。磁通定义为：磁感应强度B 与垂直于磁感应强度方向的面积S 的乘积。 一 二 三 四 五 3.2.3 磁导率 磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用符号u 表示，单位是亨利/米（H/m）。不同的物质其磁导率也不相同。 3.2.4 磁场强度 磁场中某点的磁感应强度B 与媒介质的磁导率u 的比值，称为该点的磁场强度，用符号H 表示。 ‹#› ‹#› 3.3.1 铁磁材料的磁化 3.1 铁磁材料的磁化 铁磁物质的磁化。如图3-5所示。 3.3 磁化与磁性材料 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 把B 随H 变化的曲线称为磁化曲线，如图3-6 所示。 3.3 磁化与磁性材料 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.3.2 磁滞回线 铁磁物质是一种性能特异、用途广泛的材料，其特征是磁滞，即外磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态。如图3-7 所示为磁滞回线。 3.3 磁化与磁性材料 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.3.3 铁磁材料的性能、分类和用途 通常根据矫顽力的大小把铁磁材料分成三大类。如图3-8所示。 3.3 磁化与磁性材料 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.4 磁路欧姆定律及电磁铁 磁通集中通过的闭合路径称为磁路。图3-9 所示就是几种电气设备中的磁路。 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.4.1 磁路欧姆定律 图3-10 所示为简单的无分支磁路和等效磁路。 3.4 磁路欧姆定律及电磁铁 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.4.2 电磁铁 1．电磁铁的基本结构和工作原理 电磁铁由励磁线圈、铁心和衔铁三个部分组成，如图3-11所示。 3.4 磁路欧姆定律及电磁铁 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.5.1 电磁感应现象 1．直导体切割磁感线产生感应电动势 如图3-12 所示。 3.5 电磁感应定律 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 直导体中感应电动势的方向可用右手定则判断，如图3-13 所示。 3.5 电磁感应定律 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 2．线圈中磁通变化产生感应电动势 如图3-14 所示 3.5 电磁感应定律 一 二 三 四 五 ‹#› ‹#› 3.5.2 楞次定律 当穿过线圈中的磁通量发生变化时，在线圈回路中就会产生感应电动势和感应电流。 楞次定律指出了变化的磁通与感应电动势在方向上的关系，同时提供了判断感应电动势或感应电流方向的方法。 3.5 电磁感应定律 一 二 三 四 五 3.5.3 法拉第电磁感应定律 线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化速度（即变化率）成正比，称为法拉第电磁感应定律。 3.5.4 自感与自感系数 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫作自感现象。自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的大小跟穿过导线线圈的磁通量变化及电流变化的快慢有关系。 ‹#› ‹#› $$