《电工基础》考前概念梳理与常考题选讲 第5讲、磁场和磁路

《电工基础》考前概念梳理与常考题选讲 第5讲 磁场和磁路 一、考纲要求 （1）理解掌握描述磁场的主要物理量（磁感线、磁感应强度、磁通、磁场强度、磁导率等），了解匀强磁场的性质。 （2）熟练运用安培定则（右手螺旋定则）判断电流周围的磁场。 （3）理解磁场对电流的作用力公式和左手定则，了解磁场对通电线圈的作用。 （4）了解铁磁物体的磁化曲线、磁滞回线以及常用磁性材料的磁性能和在工程技术上的应用。 （5）了解磁通势、磁阻的概念以及磁路欧姆定律的应用。 二、知识梳理 1．磁性 某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性；具有磁性的物体称为磁体；磁体上磁性最强的部位称为磁极。任何磁铁都有一对磁极，分别是南极（S）、北极（N）。磁极之间存在着相互作用力，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。南极和北极总是成对出现并且强度相等，不存在独立的S极或N极。 2．磁感线的特点 （1）曲线上任意一点的切线方向（与曲线上箭头所指方向关联），表示曲线上该点的磁场方向。 （2）在磁铁外部，磁感线从N极到S极；在磁铁内部，磁感线从S极到N极。磁感线是闭合曲线。 （3）磁场的强弱可用磁感线的疏密表示，磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。 3．电流的磁效应 通电导体的周围存在着磁场的现象称为电流的磁效应。 磁场方向的判断方法：安培定则（右手螺旋定则）。 （1）直线电流的磁场：右手握住导线并把拇指伸开，用拇指指向电流方向，那么四指环绕的方向就是磁场方向。 （2）通电螺线管的磁场：右手握住螺线管并把拇指伸开，弯曲的四指表示电流的方向，拇指所指的方向就是通电螺线管的磁场北极的方向。 （3）环形电流的磁场：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。 4．磁感应强度（B） 用来表征某处磁场的强弱和方向的主要物理量。磁感应强度是矢量，磁场中某点磁感线的切线方向就是该点磁感应强度的方向。其定义式为，单位为T（特［斯拉］）。 匀强磁场：如果磁场中各点的磁感应强度相等，方向相同，这样的磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是相互平行、等距且方向一致的。 5．磁通（Φ） 在磁场中，穿过与磁场方向垂直的某一截面的磁感线的总数量称为磁通。定义式为，单位为Wb（韦［伯］）。。 6．磁导率（μ） 用来表示媒介质导磁性能的物理量，单位为H/m。真空中的磁导率是一个常数，用来表示，。 相对磁导率（）：媒介质的磁导率与真空磁导率的比值称为这种媒介质的相对磁导率。，相对磁导率是没有单位的量。 根据的大小，可将物质分为以下三类： （1）顺磁物质，其磁导率略大于1，如空气、氧、锡、铝、铅等。 （2）反磁物质，其磁导率略小于1，如氢、铜、石墨、银等物质。在磁场中放置反磁物质，磁感应强度B减小。 （3）铁磁物质，其磁导率远大于1，如铁、钢、铸铁、钴等物质。在磁场中放置铁磁物质，可使磁感应强度增加几千倍甚至几万倍。 7．磁场强度（H） 某点的磁感应强度与介质磁导率的比值称为该点的磁场强度。定义式为H=B/μ，单位为A/m。磁场强度是矢量，其方向与该点的磁感应强度方向相同。磁场强度H与介质的磁导率无关，而磁感应强度B与介质的磁导率有关。 8．磁化 原来没有磁性的物体，在外磁场作用下产生磁性的现象称为磁化。只有铁磁物质才能被磁化，非铁磁物质则不能被磁化。 磁化曲线：表示铁磁物质中的磁感应强度B与外加磁场强度H间关系的曲线称为磁化曲线。它反映了铁磁物质的磁化特性。 磁滞回线：对铁磁材料反复磁化，得到的近似闭合的B-H曲线称为磁滞回线。 根据磁滞回线形状的不同将铁磁性材料分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 9．磁路 磁通所经过的闭合路径称为磁路。全部在磁路内部闭合的磁通称为主磁通；部分经过磁路，部分经过磁路周围物质的闭合磁通称为漏磁通。 磁路中的基本物理量： （1）磁阻：导磁材料对磁通的阻挡作用。，单位为。 （2）磁通势：通过线圈的电流和线圈匝数的乘积，称为磁通势。，单位为A（安［培］）。 （3）磁通Φ：垂直穿过导磁材料某一截面的磁感线的总数称为磁通。，单位Wb（韦［伯］）。 磁路欧姆定律：通过磁路的磁通与磁通势成正比，与磁阻成反比。公式为。 10．磁场对电流的作用 （1）磁场对载流直导线的作用力F：①作用力大小由公式计算，式中的α是导体中电流方向与磁场方向之间的夹角。②作用力的方向可以由左手定则来确定。伸出左手，让拇指和其余四指在同一平面内，拇指与四指垂直，磁感线从手心穿入，四指与导线中的电流方向一致，拇指所指的方向就是导线的受力方向。 （2）磁场对通电矩形线圈的力偶矩，式中的α是磁感应强度与平面法线方向之间的夹角。力偶矩的单位为N·m。 （3）磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力f：①大小由公式计算，式中，v为电荷的运动速度，α为正电荷运动的速度方向（