电工电子技术基础第三章

一、铁磁物质的磁化 1.物质分类 根据磁导率的大小不同，可将物质分成三类：略大 于1的物质称为顺磁物质，如空气、铝、锡等；略小于l 的物质称为反磁物质，如氢、铜、石墨等；顺磁物质 和反磁物质统称为非铁磁物质。远大于1的物质称为铁 磁性物质，如铁、钴、镍、硅钢、铁氧体等。
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第四节 铁磁性物质
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第一节 磁场
3．磁场 力是物质之间相互作用的结果。用手推门，门就会转动打开，这 是因为力直接作用于门。上述实验中，磁极之间存在的作用力并没 有直接作用，到底是什么神密的物质使得它们之间有力的作用呢？ 这种神密的物质就是磁场。磁极之间相互作用的磁力就是通过磁场 传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。磁极在自己周围的空间 里产生磁场，磁场对它里面的磁极有磁场力的作用。 4.磁场方向 把小磁针放在磁场中的任一点，可以看到小磁针受磁场力的作用。 静止时它的两极不再指向南北方向，而指向一个别的方向。在磁场 中的不同点，小磁针静止时指的方向一般并不相同。 这个现象说明，磁场是有方向性的。 一般规定，在磁场中某点放 一个能自由转动的小磁针，小磁针静止时N极所指的方向，就是该 点磁场的方向。
复杂。为方便计算，引入磁场强度这个新的物理量来
表示磁场的性质，用字母H表示。磁场中某点的磁场强
度等于该点的磁感应强度B与媒介质的磁导率的比值，
用公式表示为
HB
或
B H
磁场强度的国际单位制单位A/m（安每米）。
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第二节 磁路的物理量
五、磁路 磁通所经过的路径叫做磁路。为了使磁通集中在一定 的路径上来获得较强的磁场，常常把铁磁材料制成一定 形状的铁心(铁磁材料的磁导率高)，构成各种电器设备 所需的磁路。如图所示，其中（a）图为无分支磁路， （b）图为分支磁路。
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以
防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，
※第三章 磁场及电磁感应
※第一节 磁场 ※第二节 磁路的物理量 ※第三节 磁场对通电导体作用力 ※第四节 铁磁性物质 ※第五节 电磁感应 本章小结
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※第三章 磁场及电磁感应
第一节 磁场
一、磁场 二、电流的磁场
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第一节 磁场
在公元11世纪，我国劳动人民在实践中用天然磁 铁做成细长的小磁针，它有一头总是指向南方，另一 头指向北方。人们利用它制成了可以确定南北方向的 罗盘，如图所示。罗盘中间悬挂着一根能自由转动的 小磁针(即指南针)。由于罗盘的发明，给航海指明了 方向，推动了世界航海事业的迅猛发展。
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※第五节 电磁感应
一、电磁感应现象 二、电磁感应定律
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※第五节 电磁感应
1820年奥斯特发现电流的磁效应以后，人们很自然地想到： 既然电流能产生磁场，磁场能否产生电流呢?许多科学家开始不 懈地探索。1831年，法拉第终于发现了由磁场产生电流的条件和 规律，即电磁感应现象。
——与B垂直的某一截面积上的磁通，国际单位制单位Wb
（韦伯） S——与B垂直的某一截面面积，国际单位制单位㎡（平方米）
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第二节 磁路的物理量
三、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，用字母表 示，国际单位制单位H／m（亨每米）。不同的媒介质有不同的 磁导率。实验测定，真空的磁导率是一个常数，用表示，即
2. 铁磁物质的磁化 如果把一块磁铁从它的中央断开，会得到两块新的永久磁铁
。如果再把这两块磁铁锯开，就得到四块磁铁。如果继续这样做 ，最后会得到极大数量的小磁铁，原先的那块磁铁就是由它们构 成的。因此，可以认为永久磁铁是由大量的微小磁铁所组成。
一块磁铁是由极大数量的小磁铁组成的。把这些小磁铁称为
基本磁铁，又称磁畴。在正常的铁中，那些磁畴杂乱无章地排列 ，磁畴间的磁性被抵消，对外部(整体)不呈现磁性，如图(a)所示 。如果把一块铁放人磁场中，那些基本磁铁将被迫按相同方向排 列，如图(b)所示。
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第一节 磁场
(1)直线电流的磁场 直线电流的磁场的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆， 这些同心圆都在与导线垂直的平面上，如图(a)所示。 磁感线方向与电流的关系用安培定则判断：用右手握住通电 直导体，让伸直的大拇指指向电流方向，那么，弯曲的四指所 指的方向就是磁感线的环绕方向，如图(b)所示。
环形电流的磁场
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第二节 磁路的物理量
一、磁通 二、磁感应强度 三、磁导率 四、磁场强度 五、磁路
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第二节 磁路的物理量
描述电路的物理量有电流、电压、电位、电动势、 电能和电功率等。那么描述磁场的物理量又有哪些呢？
一、磁通 磁感线的疏密定性地描述了磁场在空间的分布情况。 磁通是定量地描述磁场在一定面积的分布情况的物理量。 通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫 做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母表示。磁通 的国际单位制单位Wb（韦伯）。 当面积一定时，通过该面积的磁通越大，磁场就越 强。
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常见人造磁铁
磁针的指向
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第一节 磁场
当用一个条形磁铁靠近一个悬挂的小磁针(或条形磁铁)时，如图 所示。我们发现：当条形磁铁的N极靠近小磁针的N极时，小磁针N 极一端马上被排斥；当条形磁铁的N极靠近小磁针的S极时，小磁针 S极一端立刻被条形磁铁吸引。
磁极之间相互作用力
说明磁极之间存在相互作用力，同名磁极互相排斥Байду номын сангаас异名磁极 互相吸引。
为了便于比较各种物质的导磁性能，我们把任一物质的磁导率 与真空磁导率比值称为相对磁导率，用表示，即
0 4 107 H/m
相对磁导率只是一个比值，它表明在其他条件相同的情况下， 媒介质的磁感应强度是真空中的多少倍。
r
0
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第二节 磁路的物理量
四、磁场强度
磁场中各点的磁感应强度B与磁导率有关，计算比较
F=BIL 式中：F——导体受到的电磁力，国际单位制单位N (牛)
B——磁场中的磁感应强度，国际单位制单位T (特) I——导体中的电流强度，国际单位制单位A (安) L——导体在磁场中的有效长度，国际单位制单位m (米)
实验还证明：当导线和磁感线方向成 角时，如下图所示。电
磁力的大小为 F＝BILsinθ
磁路
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第二节 磁路的物理量
利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中，但是与电 路比较，漏磁现象比漏电现象严重得多。全部在磁路内部闭合的 磁通叫做主磁通。部分经过磁路周围物质的闭合磁通叫做漏磁通。 如选用电磁铁、变压器等铁芯材料时应尽可能让全部磁通通过铁 芯截面。
在下图中，当线圈中通以电流后，大部分磁通沿铁心、衔铁 和工作气隙构成回路，这部分磁通就是主磁通。还有一小部分磁 通，它们没有经过工作气隙和衔铁，而经空气自成回路，这部分 磁通就是漏磁通。
把通电导体在磁场中所受的作用
力称为电磁力，也称安培力。从
本质上讲，电磁力是磁场和通电
导线周围形成的磁场相互作用的 结果。
通电导体在磁场中运动
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第三节 磁场对通电导体的作用力
实验证明：在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，
电磁力的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有 效长度及载流导体所在的磁感应强度成正比，用公式表示为
(a)
(b)
直线电流的磁场
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第一节 磁场
(2)通电螺线管的磁场 通电螺线管表现出来的磁性类似条形磁铁，一端相当于N极 ，另一端相当于S极。通电螺线管的磁场方向判断方法是：用右 手握住通电螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，那么，大拇 指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，即大拇指指向通 电螺线管的N极，如图所示。
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第三节 磁场对通电导体作用力
我们知道电流可以产生磁场，当我们把通电导体置于磁场中时，
会有什么情况发生呢？
如图所示，把一根直导线AB垂直放入蹄形磁铁的磁场中。当导体
未通电流时，导体不会运动；
如果接通电源，当电流从B流向
A的时候，导线立即向磁铁外侧
运动。若改变导体电流方向，
则导体会向相反方向运动。我们
这时，它们组合起来的磁性在它们周围将很显著，即铁已经被 磁化。
（a） （b）
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第四节 铁磁性物质
二、铁磁材料分类
1.软磁物质 软磁材料的特点是磁导率很大，易被磁化也易去磁。典型的 软磁材料有硅钢片、铸铁、坡莫合金等。硅钢片主要用来制作 电动机和变压器的铁心，坡莫合金用来制造小型变压器、高精 度交流仪表(灵敏继电器、磁放大器等)。 2.硬磁物质 硬磁材料的特点是需要较强的外磁场的作用，才能使其磁化， 而且不易退磁。其典型材料有钴钢、碳钢等。因其剩磁强，不 易退磁，常用来制造各种形状的永久磁铁。 3.矩磁物质 磁材料的特点是只需很小的磁场就能使它迅速磁化，并达到最 大值，去掉外磁场仍能保持原来的强度。矩磁材料主要用于制 造计算机中存储元件的环形磁心。
罗盘
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第一节 磁场
一、磁场 1．磁体 某些物体具有吸引铁、钴、镍等 物质的性质叫磁性。具有磁性的物 体叫磁体。磁体分为天然磁体和人 造磁体。常见的条形磁铁、马蹄形 磁铁和针形磁铁等都是人造磁体， 如右图所示。
2．磁极 磁体两端磁性最强，磁性最强的地方叫 磁极。任何磁体都有一对磁极，一个叫南 极，用S表示；另一个叫北极，用N表示， 如右图所示。N极和S极总是成对出现并且 强度相等，不存在独立的N极和S极。
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左手定则
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※第四节 铁磁性物质
一、铁磁物质的磁化 二、铁磁材料分类
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第四节 铁磁性物质
生活中使用螺丝刀拧螺钉时，螺丝刀上的螺钉很 容易掉下来。这时只需把螺丝刀放在磁铁（如音箱扬 声器）上摩擦几下就可以把螺丝吸起来。但是当拿磁 铁去吸铜钥匙时，无论如何铜钥匙根本就吸不起来， 你知道产生这些现象的原因吗？
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第一节 磁场
在磁场中可以利用磁感 线（也称为磁力线)来形象地 表示各点的磁场方向。所谓 磁感线，就是在磁场中画出 的一些曲线，曲线的疏密程 度表示磁场的强弱；曲线上 每一点的切线方向，都跟该 点的磁场方向相同，如右图 所示。
磁感线及磁场方向
若磁体周围磁场的强弱相等、方
向相同，我们把它定义匀强磁场，如 右图所示。
以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感
不良。
第三节 磁场对通电导体的作用力
通电导体与磁场不垂直
通电导线在磁场中受到的电磁力的方 向，可以用左手定则来判断：伸出左手， 让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与 四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指 指向电流方向，那么，大拇指所指的方向 就是磁场对通电导线的作用力方向，如右 图所示。
通电螺线管的磁场
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第一节 磁场
（3）环形电流的磁场 如图所示是环形电流的磁场。环形电流磁场的磁感线是一 些围绕环形导线的闭合曲线。在环形导线的中心轴线上，磁感 线和环形导线的平面垂直。环形电流的方向跟它的磁感线方向 之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和环 形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导 线中心轴线上的磁感线的方向。
匀强磁场
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第一节 磁场
二、电流的磁场 1．电流的磁效应 磁铁并不是磁场的唯一来源。1820年，丹麦物理学家 奥斯特做过下面的实验：放在导线旁边的小磁针，当导 线通过电流时会受到力的作用而偏转。这说明通电导体 周围存在磁场，即电流具有磁效应。磁场的强弱和通电 导体的电流大小、距离远近有关，电流越大，磁场越强； 离导体越近，磁场越强。磁场的方向可以用安培定则 （也称为右手螺旋法则）来判断。 2．安培定则 通电导体周围的磁场方向，即磁感线方向与电流的关 系可以用安培定则来判断。
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第二节 磁路的物理量
二、磁感应强度 磁感应强度是定量地描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。 与磁场方向垂直的单位面积的磁通，叫做磁感应强度，也称磁通 密度，用字母B表示。磁感应强度的国际单位制单位T（特斯拉）。 在匀强磁场中，磁感应强度与磁通的关系可以用公式表示为
B
S
式中： B——匀强磁场的磁感应强度，国际单位制单位T（特）