电工基础第五章 磁场和磁路ppt课件.ppt

第五章第五章磁场和磁路磁场和磁路教学重点教学重点1了了解解直直线线电电流流、环环形形电电流流以以及及螺螺线线管管电电流流的的磁磁场场，会会用用右手定则判断其磁场的方向右手定则判断其磁场的方向2理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念3了解匀强磁场的性质及有关计算了解匀强磁场的性质及有关计算4掌掌握握磁磁场场对对电电流流作作用用力力的的有有关关计计算算及及方方向向的的判判断断，了了解解磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用5了解铁磁性物质的磁化、磁化曲线和磁滞回线了解铁磁性物质的磁化、磁化曲线和磁滞回线6了解磁动势和磁阻的概念了解磁动势和磁阻的概念掌握磁路中的欧姆定律掌握磁路中的欧姆定律序号序号内内容容学时学时1第一节电流的磁效应第一节电流的磁效应12第二节磁场的主要物理量第二节磁场的主要物理量13第三节磁场对电流的作用力第三节磁场对电流的作用力14第四节第四节铁磁性物质的磁化铁磁性物质的磁化15第五节第五节磁路的基本概念磁路的基本概念16本章小结本章小结17本章总学时本章总学时6学时分配学时分配教学难点教学难点第五章磁场和磁路第五章磁场和磁路第一节电流的磁效应第一节电流的磁效应第二节第二节 磁场的主要物理量磁场的主要物理量第三节第三节 磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力第四节第四节 铁磁性物质的磁化铁磁性物质的磁化第五节第五节 磁路的基本概念磁路的基本概念 本章小结本章小结 第一节第一节 电流的磁效应电流的磁效应一、磁场一、磁场二、磁感线二、磁感线三、电流的磁场三、电流的磁场1磁磁场场：磁磁体体周周围围存存在在的的一一种种特特殊殊的的物物质质叫叫磁磁场场。

磁磁体体间间的的相相互互作作用用力力是是通通过过磁磁场场传传送送的的磁磁体体间间的的相相互互作作用用力力称称为为磁磁场场力力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引2磁场的性质：磁场的性质：磁场具有磁场具有力的性质和能量性质力的性质和能量性质3磁磁场场方方向向：在在磁磁场场中中某某点点放放一一个个可可自自由由转转动动的的小小磁磁针针，它它N极所指的方向即为该点的磁场方向极所指的方向即为该点的磁场方向一、磁场一、磁场二、磁感线二、磁感线1磁感线磁感线在在磁磁场场中中画画一一系系列列曲曲线线，使使曲曲线线上上每每一一点点的的切切线线方方向向都都与与该该点点的磁场方向相同，这些曲线称为的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线磁感线如图5-1所示图图 5-1磁感线磁感线2特点特点( (1) )磁磁感感线线的的切切线线方方向向表表示示磁磁场场方方向向，其其疏疏密密程程度度表表示示磁磁场场的的强弱 (2) )磁磁感感线线是是闭闭合合曲曲线线，在在磁磁体体外外部部，磁磁感感线线由由N极极出出来来，绕绕到到S极；在磁体内部，磁感线的方向由极；在磁体内部，磁感线的方向由S极指向极指向 N极极。

(3) )任意两条磁感线不相交任意两条磁感线不相交说说明明：磁磁感感线线是是为为研研究究问问题题方方便便人人为为引引入入的的假假想想曲曲线线，实实际际上上并并不不存存在图图 5-2 所所示示为为条条形形磁磁铁铁的的磁磁感感线线的形状图图5-2条形磁铁的磁感线条形磁铁的磁感线3匀强磁场匀强磁场在在磁磁场场中中某某一一区区域域，若若磁磁场场的的大大小小、方方向向都都相相同同，这这部部分分磁磁场场称称为为匀匀强强磁磁场场匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感线线是是一一系系列列疏疏密密均均匀匀、相相互平行的直线互平行的直线直直线线电电流流所所产产生生的的磁磁场场方方向向可可用用安安培培定定则则来来判判定定，方方法法是是：用用右右手手握握住住导导线线，让让拇拇指指指指向向电电流流方方向向，四四指指所所指指的的方方向向就就是是磁磁感感线线的环绕方向的环绕方向动画动画M5-1直线电流的磁场直线电流的磁场1电流的磁场电流的磁场 三、电流的磁场三、电流的磁场动画动画M5-2环行电流的磁场环行电流的磁场环环形形电电流流的的磁磁场场方方向向也也可可用用安安培培定定则则来来判判定定，方方法法是是：用用让让右右手手弯弯曲曲的的四四指指和和环环形形电电流流方方向向一一致致，伸伸直直的的拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是导导线环中心轴线上的磁感线方向。

线环中心轴线上的磁感线方向螺螺线线管管通通电电后后，磁磁场场方方向向仍仍可可用用安安培培定定则则来来判判定定：用用右右手手握握住住螺螺线线管管，四四指指指指向向电电流流的的方方向向，拇拇指指所所指指的的就就是是螺螺线线管管内内部部的的磁磁感感线方向动画动画M5-3螺线管电流磁场螺线管电流磁场2电流的磁效应电流的磁效应电电流流的的周周围围存存在在磁磁场场的的现现象象称称为为电电流流的的磁磁效效应应电电流流的的磁磁效效应应揭示了磁现象的电本质揭示了磁现象的电本质第二节第二节 磁场的主要物理量磁场的主要物理量一、磁感应强度一、磁感应强度二、磁通二、磁通三、磁导率三、磁导率四、磁场强度四、磁场强度一、磁感应强度一、磁感应强度动画动画M5-4磁感应强度磁感应强度磁磁场场中中垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的通通电电直直导导线线所所受受的的磁磁场场力力F 与与电电流流I 和和导导线线长长度度l 的的乘乘积积Il 的的比比值值叫叫做做通通电电直直导导线线所所在在处处的的磁磁感感应应强度强度B即磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量磁磁感感应应强强度度是是一一个个矢矢量量，它它的的方方向向即即为为该该点点的的磁磁场场方方向向。

在国际单位制中，磁感应强度的单位是：特斯拉在国际单位制中，磁感应强度的单位是：特斯拉( (T) )用用磁磁感感线线可可形形象象地地描描述述磁磁感感应应强强度度B 的的大大小小，B 较较大大的的地地方方，磁磁场场较较强强，磁磁感感线线较较密密；B 较较小小的的地地方方，磁磁场场较较弱弱，磁磁感感线较稀；磁感线的切线方向即为该点磁感应强度线较稀；磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B 的方向匀强磁场匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同中各点的磁感应强度大小和方向均相同二、磁通二、磁通在在磁磁感感应应强强度度为为B 的的匀匀强强磁磁场场中中取取一一个个与与磁磁场场方方向向垂垂直直，面面积积为为S 的的平平面面，则则B 与与S 的的乘乘积积，叫叫做做穿穿过过这这个个平平面面的的磁磁通通量量 ，简称磁通即简称磁通即即即磁磁感感应应强强度度B 可可看看作作是是通通过过单单位位面面积积的的磁磁通通，因因此此磁磁感感应应强强度度B 也常叫做也常叫做磁通密度磁通密度，并用，并用Wb/m2作单位磁通的国际单位是磁通的国际单位是韦韦伯伯 ( (Wb) )由磁通的定义式，可得由磁通的定义式，可得 =BS三、磁导率三、磁导率1磁导率磁导率 磁磁场场中中各各点点的的磁磁感感应应强强度度B 的的大大小小不不仅仅与与产产生生磁磁场场的的电电流流和和导导体体有有关关，还还与与磁磁场场内内媒媒介介质质( (又又叫叫做做磁磁介介质质) )的的导导磁磁性性质质有有关关。

在在磁磁场场中中放放入入磁磁介介质质时时，介介质质的的磁磁感感应应强强度度B 将将发发生生变变化化，磁磁介介质质对对磁磁场的影响程度取决于它本身的导磁性能场的影响程度取决于它本身的导磁性能物质导磁性能的强弱用物质导磁性能的强弱用磁导率磁导率 来表示 的单位是：的单位是：亨亨利利/米米( (H/m) )不不同同的的物物质质磁磁导导率率不不同同在在相相同同的的条条件件下下， 值值越越大大，磁磁感感应应强强度度B 越越大大，磁磁场场越越强强； 值值越越小小，磁磁感感应应强强度度B 越越小小，磁场越弱磁场越弱真空中的磁导率是一个常数，用真空中的磁导率是一个常数，用 0表示表示 0=4 10 7H/m2相对磁导率相对磁导率 r为为便便于于对对各各种种物物质质的的导导磁磁性性能能进进行行比比较较，以以真真空空磁磁导导率率 0为为基基准准，将将其其他他物物质质的的磁磁导导率率 与与 0比比较较，其其比比值值叫叫相相对对磁磁导率导率，用，用 r表示，即表示，即根据相对磁导率根据相对磁导率 r的大小，可将物质分为三类：的大小，可将物质分为三类：( (1) )顺顺磁磁性性物物质质： r略略大大于于1，如如空空气气、氧氧、锡锡、铝铝、铅铅等等物物质质都都是是顺顺磁磁性性物物质质。

在在磁磁场场中中放放置置顺顺磁磁性性物物质质，磁磁感感应应强强度度B 略略有增加 (2) )反反磁磁性性物物质质： r略略小小于于1，如如氢氢、铜铜、石石墨墨、银银、锌锌等等物物质质都都是是反反磁磁性性物物质质，又又叫叫做做抗抗磁磁性性物物质质在在磁磁场场中中放放置置反反磁磁性性物物质质，磁感应强度磁感应强度B 略略有减小 (3) )铁铁磁磁性性物物质质： r1，且且不不是是常常数数，如如铁铁、钢钢、铸铸铁铁、镍镍、钴钴等等物物质质都都是是铁铁磁磁性性物物质质在在磁磁场场中中放放入入铁铁磁磁性性物物质质，可可使使磁磁感感应应强度强度B 增加几千甚至几万倍增加几千甚至几万倍表表5-1列出了几种常用的铁磁性物质的相对磁导率列出了几种常用的铁磁性物质的相对磁导率表表5-1几种常用铁磁性物质的相对磁导性几种常用铁磁性物质的相对磁导性材料材料相对磁导率相对磁导率材料材料相对磁导率相对磁导率钴钴174已经退火的铁已经退火的铁7000未经退火未经退火的铸铁的铸铁240变压器钢片变压器钢片7500已经退火已经退火的铸铁的铸铁620在真空中融化的在真空中融化的电解铁电解铁12950镍镍1120镍铁合金镍铁合金60000软钢软钢2180“C”型坡莫合金型坡莫合金115000四、磁场强度四、磁场强度在在各各向向同同性性的的媒媒介介质质中中，某某点点的的磁磁感感应应强强度度B 与与磁磁导导率率 之之比比称为该点的称为该点的磁场强度，磁场强度，记做记做H。

即即磁磁场场强强度度H 也也是是矢矢量量，其其方方向向与与磁磁感感应应强强度度B 同同向向，国国际际单单位是：安培位是：安培/米米(A/m)必必须须注注意意：磁磁场场中中各各点点的的磁磁场场强强度度H的的大大小小只只与与产产生生磁磁场场的的电电流流I的大小和导体的形状有关，与磁介质的性质无关的大小和导体的形状有关，与磁介质的性质无关第三节第三节 磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力一、磁场对直线电流的作用力一、磁场对直线电流的作用力二、磁场对通电线圈的作用力矩二、磁场对通电线圈的作用力矩三、电流表工作原理三、电流表工作原理一、磁场对直线电流的作用力一、磁场对直线电流的作用力1. .安培力的大小安培力的大小磁磁场场对对放放在在其其中中的的通通电电直直导导线线有有力力的的作作用用，这这个个力力称称为为安安培力培力 (1) )当当电电流流I 的的方方向向与与磁磁感感应应强强度度B 垂垂直直时时，导导线线受受安安培力最大，根据磁感应强度培力最大，根据磁感应强度可得可得( (2) ) 当当电电流流I 的的方方向向与与磁磁感感应应强强度度B 平平行行时时，导导线线不不受受安安培培力力作用 (3) )如如图图5-3所所示示，当当电电流流I 的的方方向向与与磁磁感感应应强强度度B 之之间间有有一一定定夹夹角角时时，可可将将B 分分解解为为两两个个互互相相垂垂直的分量：直的分量：一一个个与与电电流流I 平平行行的的分分量量，B1=Bcos ；另另一一个个与与电电流流I 垂垂直直的的分分量量，B2=Bsin 。

B1对对电电流流没没有有力力的的作作用用，磁磁场场对对电电流流的的作作用用力力是是由由B2产产生生的的因因此此，磁磁场场对对直直线线电流的作用力为电流的作用力为当当 =90 时，安培力时，安培力F 最大；当最大；当 =0 时，。