第五章磁场和磁路
第五章 磁场知识概括
第五章《磁场与磁路》知识要点概括一、磁场的产生1、磁场：是一种特殊的物质，它看不见、摸不着，但是又真实存在、具有一般物质所固有的一些属性（如力和能的特性）。
2、磁感线：是用来形象描述磁场强弱和方向的一系列曲线，这些曲线叫磁感线。
磁感线是一系列互不交叉的闭合曲线，在磁体外部由N 极指向S 极，在磁体内部由S 极指向N 极。
磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向就表示该点磁场的方向。
3、磁体的周围有磁场：磁铁、地球等磁体的周围存在磁场。
任何磁体都有两个磁极，一个叫北极（N），另一个叫南极（S）。
4、电流的周围有磁场。
一根导体通电后周围会产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。
电流产生的磁场方向判断：用右手螺旋定则（安培定则）来判断。
5、磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸。
二、描述磁场的物理量1、磁感应强度B：描述了磁场强弱和方向。
定义：IL F B =。
单位：特斯拉（T）。
2、磁通φ：描述了穿过某个面磁感线条数的多少。
φ=B S 。
单位：韦伯（Wb）。
3、磁导率μ：用来表示介质导磁性能的好坏。
不同介质磁导率一般不同，单位：亨／米（H ／m）。
真空的磁导率μ0＝4π×10－7H／m，且为一常数。
相对磁导率——某介质的磁导率与真空磁导率的比值，用μr 表示，即：0μμμ=r 4、磁场强度H：磁场强度是把电与磁联系起来的一个辅助量。
μB H =。
单位：安/米（A/m）。
三、物质的磁化：1、磁化：使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。
磁化的本质：铁磁材料内部存在大量的“小磁畴”，每个小磁畴就是一个小磁体。
磁化前，这些小磁畴排列杂乱无章，它N SI地理北极地理南极们产生的磁场互相抵消，对外不呈现磁场。
但当有外磁场作用时，小磁畴会发生翻转，取向排列变得一致，它们的磁场互相加强，对外呈现出磁场。
2、磁化曲线与磁滞回线如图，横坐标H——表示外磁场的磁场强度。
纵坐标B——表示物质磁化后的磁感应强度。
高级电工基础知识磁场与磁路
高级电工基础知识磁场与磁路高级电工基础知识磁场与磁路一、磁场的基本性质电和磁是相互联系的两个基本现象，几乎所有电气设备的工作原理都与电和磁紧密相关。
这里主要介绍磁现象及规律、磁路的有关知识、电磁感应等。
1. 磁的基本现象（1）磁体与磁极人们把具有吸引铁、镍、钴等铁磁性物质的性质叫磁性。
具有磁性的物体叫磁体。
使原来不带磁性的物体具有磁性叫磁化。
天然存在的磁铁叫天然磁铁，人造的磁铁叫人造磁铁。
磁铁两端磁性最强的区域叫磁极。
若将实验用的磁针转动，待静止时它停在南北方向上，如图 10—1 所示。
指北的一端叫北极，用N表示;指南的一端叫南极，用S表示。
与电荷间相互作用相似，磁极间具有同极性相斥、异极性相吸的性质。
（2）磁场与磁力线磁体周围存在磁力作用的区域称为磁场。
互不接触的磁体之间具有相互作用就是通过磁场这一特殊物质进行的。
为了形象地描绘磁场而引出了磁力线这一概念。
如果把一些小磁针放在一根条形磁铁附近，那么在磁力的作用下磁针将排列成图10-2a 的形状，连接小磁针在各点上N极的指向，就构成一条由N 极指向S极的光滑曲线。
如图 10—2b所示，此曲线称为磁力线。
规定在磁体外部，磁力线的方向是由 N极出发进入 S 极;在磁体内部，磁力线的方向是由 S极到达 N 极。
磁力线是人们假想出来的线。
但可以用试验方法显示出来。
在条形磁铁上放一块纸板，撒上一些铁屑并轻敲纸板，铁屑会有规律地排列成图10—2c所示的线条，这就是磁力线2. 电流的磁场电流的周围存在着磁场。
近代科学证明，产生磁场的根本原因是电流。
电流与磁场有着不可分割的联系。
（1）电流产生磁场在图 10—3 中，在小磁针上面放一根通直流电的直导体，结果小磁针会转动，并停止在垂直于导体的位置上;中断导体中的电流，小磁针将恢复原位置;电流方向改变，小磁针会反向转动。
这个试验证明，通电导体周围产生了磁场。
图 10—4 所示为在载流直导体周围撒上铁屑，结果铁屑的分布是以导体为圆心的一系列同心圆，进一步证明电流产生磁场。
磁场和磁路知识点总结
磁场和磁路知识点总结一、磁场基础概念1. 磁场的概念磁场是物质周围或者物质内部存在的空间,该空间内每一点都存在着磁力的作用，通常用B表示。
磁场是物质所具有的最基本的物理性质之一。
在物质中,由于电子自身的自转产生了绕轨道上前进的电流,而电流则产生磁场。
这就是原子、分子和物质微观结构形成的原因，说明了磁场的实质。
2. 磁感线磁感线是用来表示磁场的一种图示法，即表现磁场的方向、强度和区域的一种方法。
3. 磁场强度磁场强度，通常由H表示，是磁场介质内任一点单位长度磁体磁化，产生的磁场强度。
二、磁路的概念1. 磁路的概念磁路是由磁路主体和磁路气隙两个组成部分构成的。
它是闭合的，但绕封闭轮廓的电动机是有励磁的，则没有完全闭合磁路。
在不同的电供电压下，发生不同的电磁能量转化，是电机工作的基础。
2. 磁路设计的基本要求磁路设计是指设计电磁设备的磁路结构，又称磁路设计。
磁路设计的基本要求有很多，包括各种要素的选择及组合。
磁路设计应该是可以促进和推动电机效果，使电机保持最高效率的设计。
3. 磁路的分析磁路分析是为了定量计算磁路中各种参数的影响，及时发现磁路中可能存在的问题，进行技术分析和处理。
三、磁场与磁路的关系1. 磁场与磁路之间的联系磁场与磁路是相互联系的，磁场的产生、存在和变化，必然需要磁路作为周围环境。
反之，磁路中磁通的变化也必然会引起周围磁场的变化。
这种联系是磁场和磁路的关系。
2. 磁路与效应磁场与磁路的关系，不仅是在实际电磁设备中产生电机效应，磁路中的参数对于电磁设备的性能起着至关重要的作用。
任意一点的磁场强度、磁感应强度、磁通、磁势等都至关重要，同时又与磁路中各种参数有关。
不同的磁路、磁场产生和变化的结果，最终会在转换和作用电机效果过程中得到充分的体现，所以这点和电磁学颇为类似。
四、磁路的基本参数1. 磁路的导磁系数磁路的导磁系数，是磁路中的物质对磁通的相对通过能力。
磁路中磁通的大小是取决于磁路导磁系数的。
磁场和磁路 练习题答案
电工技术基础与技能第五章磁场和磁路练习题班别：高二（）姓名：学号：成绩：一、是非题1、磁体上的两个极，一个称为N极，另一个称为S极，若把磁体截成两段，则一段为N极，另一段为S极。
（）2、磁感应强度是矢量，但磁场强度是标量，这是两者之间的根本区别。
（）3、通电导体周围的磁感应强度只取决于电流的大小及导体的形状，而与媒介质的性质无关。
（）4、在均匀介质中，磁场强度的大小与媒介质的性质无关。
（）5、通电导线在磁场中某处受到的力为零，则该处的磁感应强度一定为零。
（）6、两根靠得很近的平行直导线，若通以相同方向的电流，则他们相互吸引。
（）7、铁磁性物质的磁导率是一常数。
（）8、铁磁性物质在反复交变磁化过程中，H的变化总是滞后于B的变化，称为磁滞现象。
（）9、电磁铁的铁心是由软磁性材料制成的。
（）10、同一磁性材料，长度相同，截面积大则磁阻小。
（）二、选择题1、判定通电导线或通电线圈产生磁场的方向用（）。
A.右手定则B.右手螺旋法则C.左手定则D.楞次定律2、如5-21所示，两个完全一样的环形线圈相互垂直地放置，它们的圆心位于共同点O点，当通以相同大小的电流时，O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度之比是( )。
:1 :1 :3、下列与磁导率无关的物理量是（）。
A.磁感应强度B.磁通C.磁场强度D.磁阻4、铁、钴、镍及其合金的相对磁导率是（）。
A.略小于1B.略大于1C.等于1D.远大于15、如5-22所示，直线电流与通电矩形线圈同在纸面内，线框所受磁场力的方向为( )。
A.垂直向上B.垂直向下C.水平向左D.水平向右6、在匀强磁场中，原来载流导线所受的磁场力为F，若电流增加到原来的两倍，而导线的长度减少一半，这时载流导线所受的磁场力为( )。
F F F7、如5-23所示，处在磁场中的载流导线，受到的磁场力的方向应为( )。
A.垂直向上B.垂直向下C.水平向左D.水平向右8、空心线圈被插入铁心后( )。
《电工基础》项目5磁场与磁路
直流电磁铁
交流电磁铁
励磁电流恒定，与 励磁电流随空气隙
空气隙无关
的增大而增大
磁滞损耗和涡 流损耗
吸力
铁心结构
无
有
恒定不变
脉动变化
由整块铸钢或工程 由多层彼此绝缘的
纯铁制成
硅钢片叠成
模块小结
知识点连接
名称 磁通 磁感应强度 磁导率 磁场强度 磁动势 磁阻
符号 Φ B μ H Fm Rm
定义式
Φ=BS
任务一 认识电流的磁场 一、磁体、磁场与磁感线
不同磁体磁感线表述：
在磁场的某一区域里，如果磁感线是一些方向均匀的 平行直线，这一区域称为均匀磁场。距离很近的两个 异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，就可以认为是 均匀磁场
任务一 认识电流的磁场 二、电流的磁场
直流电产生磁场现象
电流所产生磁场的方向可用右手螺旋定则（安培定则）来判断。
任务四 理解磁场对电流的作用
一、磁场对通电直导体作用
安培力及方向
通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力，也称为 安培力，通电直导体在磁场内受到的力方向可用左手定 则来判断。
任务四 理解磁场对电流的作用
一、磁场对通电直导体作用
安培力及大小
把一段导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向垂 直时，电流所受到的电磁力最大，利用磁感应强度 的表达式，F可 BI得l 安培力大小：
线圈的长度，m；
任务三 理解磁通与磁感应强度
二、磁场强度
当把圆环线圈从真空中取出，并在其中放入相对磁导 率为ur的媒介体，则磁感应强度将真空中的ur倍，即：
B uru0
NI l
u
NI l
上式表明，磁场强度的数值只与电流的大小及导体的 形状有关，而与磁场媒介质的磁导率无关，也就是说， 在一定的电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒介 质的不同而改变，这给工程计算带来了很大的方便。 磁场强度也是一个矢量，在均匀介质中，它的方向和 磁感应强度的方向一致。
第五章磁路与变压器
A*
A*
X
X
a* x
a x*
i
F1
A •
Xi a
• x
F2
A •
X a•
x
i
F1
A •
Xi a
x 同名端
•
F2
A •
X a
x•
同名端
二、线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V：联结 2 －3
i
1 10 *
N
3
U 220
*
2
N
4
励磁
i10
2
N
Φ m
U220 4.44 f (2N )Φm
Φ m
U 220
4.44 f 2N
220V：联结 2 －3
Φ m
U 220
4.44 f 2N
110V：联结 1 －3，2 －4
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
4
U110 4.44 f (N )Φm
按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。
二. 构造
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
单相变压器的基本结构
i1 Φ
u1
铁芯
i2
u2 RL
原边 绕组
副边 绕组
磁场和磁路
3．匀强磁场
在磁场中某一区域，若磁场的大小、方向都相同，这部分 磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相 互平行的直线。
三、电流的磁场
1．电流的磁场
动画 M5-1
直线电流的磁场
直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定，方法是：用 右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线 的环绕方向。
第五章 磁场和磁路
教学重点
1．了解直线电流、环形电流以及螺线管电流的磁场，会用 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。
3．了解匀强磁场的性质及有关计算。 4．掌握磁场对电流作用力的有关计算及方向的判断，了解 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。 6．了解磁动势和磁阻的概念。
三、磁导率
1．磁导率 磁场中各点的磁感应强度 B 的大小不仅与产生磁场的电流和导 体有关，还与磁场内媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质有关。在磁 场中放入磁介质时，介质的磁感应强度 B 将发生变化，磁介质对磁 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磁导率 来表示。 的单位是： 亨利/米(H/m)。不同的物质磁导率不同。在相同的条件下， 值越 大，磁感应强度 B 越大，磁场越强； 值越小，磁感应强度 B 越小， 磁场越弱。 真空中的磁导率是一个常数，用 0 表示 0 = 4 107 H/m
3． 磁场方向 ：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它 N极所指的方向即为该点的磁场方向。
二、磁感线
1．磁感线 在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点
的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图 5-1 所示。
图 5-1 磁感线
5.4铁磁性物质的磁化
磁滞回线
Br——剩磁 Hc——矫顽磁力 Bm——饱和磁感应强度 oa——基本磁化曲线 bc——退磁曲线 abcdega——磁滞回线
磁滞损耗：铁磁物质在反复交变磁化 过程中，内部的小磁畴其取向要不断发 生翻转变化，在此过程中，产生了能量 的损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
剩磁和矫顽磁力越大，磁滞回线包围 的面积也越大，磁滞损耗就越大。
二、磁化曲线
铁磁性物质的B随H变化的曲线称为磁化曲线。
硅钢片、铸钢、铸铁的磁化曲线
在铁磁物质的磁化过程中，物质的磁导
率 B 是变化的，不是常数。只有在曲
H
线的线性段，磁导率才可认为是一个常数。
三、磁滞回线
磁滞回线——铁磁物质在被反复正、反向 磁化过程中，形成的B随H变化的闭合曲线。
磁滞——铁磁物质在反复磁化过程中，B的 变化总是滞后于H的变化，这一现象称为磁滞。
四、铁磁物质的磁性能 （1）能被磁体吸引。 （2）能被磁化，并且有剩磁和磁滞损耗。 （3）磁导率μ不是常数，每种铁磁材料都 有一个最大值。 （4）磁感应强度B有一个饱和值Bm。
五、铁磁物质的分类
1.软磁材料：剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料。
特点：易磁化，易去磁，磁滞回线窄，磁滞损耗小。
铁 磁
2.硬磁材料：剩磁和矫顽力均很大的铁磁材料。
第五章 磁场和磁路
第四节：铁磁性物质的磁化
内容提要
一铁磁材料的应用
一、铁磁材料的磁化
使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。 磁化的本质：铁磁材料内部存在大量的“小磁畴”， 每个小磁畴就是一个小磁体。磁化前，这些小磁畴排 列杂乱无章，对外不呈现磁场。但当有外磁场作用时， 小磁畴会发生转动，排列变得有序，磁场互相加强， 对外呈现出磁场。
第5章_《磁场与磁路》单元检测题
第5章_《磁场与磁路》单元检测题第五章《磁场与磁路》检测题班级姓名成绩一、填空题（每空1分，共22分）1、磁体或载流导体周围存在着，磁极之间的相互作用、磁体对载流导体的作用都是通过完成的。
2、磁场具有和的性质。
3、磁感应强度B表示磁场中的磁场强度和方向的物理量，它与磁场中的介质。
4、磁场强度是量，方向与的方向一致。
5、磁化曲线反应了铁磁性物质被磁化时，随变化的规律。
6、描述磁场的四个主要物理量是，其单位分别是。
7、磁导率μ是衡量物质的物理量，铁磁性物质的磁导率。
8、根据铁磁性物质不同的磁滞回线形状，可将其分为、和物质三类。
9、磁场间相互作用的规律是同名磁极，异名磁极。
10、由铁磁性材料组成能让磁通集中通过的回路称为，集中通过铁磁性材料磁路的磁通称为，散发在其它物质中的磁通称为。
二、选择题（每题3分，共30分）1、磁感线的方向规定为（）A、由S极到N极B、由N极到S极C、在磁体内部由N极指向S极，在磁体外部则由S极指向N极。
D、在磁体内部由S极指向N极，在磁体外部则由N极指向S极。
2、两根相距不远且相互平行的直导线通以相同方向的电流，则它们将互相（）A、相互排斥B、不排斥也不吸引C、吸引D、先排斥后吸引3、如图1所示，6根导体互相绝缘，所通电流均为I，A、B、C、D均为相等正方形，那么指向纸内的磁通量最大的区域为（）A、A区域B、B区域C、C区域D、D区域4、磁感应强度B与磁通ф的关系是（）A、磁感应强度B大，磁通ф就小B、磁通ф大，磁感应强度B就大C、磁通ф和磁感应强度B成正比关系D、磁感应强度B等于磁通ф与它在垂直方向所通过的面积S的比值5、一铁芯线圈，接在直流电压不变的电源上，当铁芯的横截面积变大而磁路的A、增大B、减小C、不变D、不能确定6、不同物质的磁导率μ不同，在相同条件下，μ越大（）A、磁场越弱，磁感应强度越小B、磁场越弱，磁感应强度越大C、磁场越强，磁感应强度越大D、磁场越强，磁感应强度越小7、铁磁性物质在反复磁化过程中，磁感应强度B的变化总是（）A、超前B、滞后C、同步D、先超前后滞后8、判断电流周围磁场方向是用（）A、右手定则B、左手定则C、楞次定律D、右手螺旋法则9、计算机中作为存储元件的环形磁芯是用（）材料制成的。
第5章-串、磁场、磁路与电磁感应、课件
n 求每段磁通密度B： B1=Ф/S1=3×10-3/2.25×10-3=1.33(T)
B2=Ф/S2=3×10-3/5×10-3=0.6(T)
B0≈B1=1.33(T)
n 根据B的值查基本磁化曲线得： H1=1.6×103A/m，
H2=0.3×103A/m， H0=1.06×106A/m。 n 根据磁路的基尔霍夫磁位差定律求得电流：
21
图5.9 磁阻图形识别电路
22
5.2 磁路的基本定律
n 5.2.1 磁导率(μ)与磁阻(Rm)
n 在给定材料中建立磁场的容易程度是用材料的磁 导率(μ)来度量的。磁导率越高则磁场越容易建立
材料的磁导率取决于材料的类型。真空的磁导率
μ0=4×10-7H/m (亨利/米) ，常常常作为其他材
料的参照。铁磁性材料典型的磁导率是真空磁导
5
图5.2 几种常见电气设备的磁路 (a)变压器；(b)电磁铁；(c)磁电式电表；
(d)直流电机
6
5.1.2 磁通 (Φ)
n 自磁体北极 (N) 发出，到达磁体南极 (S) 的 一组磁力线，称为“磁通”，符号为Φ 。磁场中磁
力线的数目确定了磁通的大小，磁力线的数目越 多，则磁通Φ越大，磁场越强。在均匀磁场中， 单位横截面积上磁力线的条数用B表示，则B与 垂直于磁场方向上面积S的乘积，称为通过该面 积的磁通Φ，即：
n5、掌握交流铁芯线圈电路中的电磁关系并 了解其功率损耗。
n6、了解电磁感应定律在交、直流电磁设备 中的 的应用。
2
5.1 磁场及磁路
n 磁场是由磁力线 (或称磁通线) 构成的。在磁磁 性材料体外部，磁力线自北极 (N) 发出到达南 极 (S) ，然后经磁性材料体内部返回到北极。 为清晰起见，图5. 1中仅画出了几条磁力线的代 表。在磁性材料体周围的三维空间环绕着一些磁 力线，虽然磁力线之间并不接触，但是这些线收 缩到尽可能小的尺寸，并混合在一起，环绕磁体 周围的磁效应构成了连续磁场。
电工电子技术(第二版)第五章
那么变压器结构如何?如何实现电压升高或降低?图5-1所示为电力变压 器外形。
返回
5. 1 磁路及基本物理量
工程中常见的电气设备如变压器、电动机等，不仅包含电路部分，而 且还有磁路部分。
下一页 返回
5. 3 变压器
5. 3. 1 变压器的基本结构
变压器的种类很多，结构形式多种多样，但基本结构及工作原理都相 似，均由铁芯和线圈(或称绕组)组成。铁芯的基本结构形式有心式和 壳式两种，如图5-5所示。铁芯一般是由导磁性能较好的硅钢片叠制而 成，硅钢片的表面涂有绝缘漆，以避免在交流电源作用下铁芯中产生 较大的涡流损耗。与电源相接的线圈，称为一次侧绕组;与负载相接的 线圈称为二次侧绕组。
示意图。
例5 -1有一台电压为220/36 V的降压变压器，二次侧接一盏36 V, 40 W 的灯泡，试求:(1)若变压器的一次侧绕组N1 = 1100匝，二次侧绕组匝数 应是多少?(2)灯泡点亮后，一次侧、二次侧的电流各为多少?
解:(1)由公式(5一3)，可以求出二次侧的匝数:
上一页 下一页 返回
下一页 返回
5. 2 交流铁芯线圈
设电压、电流和磁通及感应电动势的参考方向如图5 -4所示。 由基尔霍夫电压定律有
上一页 下一页 返回
5. 2 交流铁芯线圈
大多数情况下，线圈的电阻R很小，漏磁通 较小即 根据法拉第电磁感应定律，有 得
上一页 下一页 返回
5. 2 交流铁芯线圈
由于电源电压与产生的磁通同频变化，设 电压的有效值为
作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使磁性材料 发热为了减少磁滞损耗，一般交流铁芯都采用软磁材料。
磁路、磁场基础知识
NN 静磁能高 交换能低
SS
NS 静磁能低 交换能高
SN
矛盾因素协调平 衡，才使铁磁体 整体能量最低。
磁路、磁场补充基础知识
二 . 铁磁质的磁化规律
铁磁质
B~
H关系非线性，也不单值，
形式上表示为
B
H，
Const.
1. 起始磁化曲线
试件
（2） 质子和中子的磁矩
质子轨道磁矩 m e
L，中子无轨道磁矩。
2m p
质子和中子都有自旋磁矩：
m
g
e
S
2m p
g 称为 g 因子，质子g = 5.5857，
（3） 原子核的磁矩
整个原子核的自旋磁矩
m g
e
I
I
2m p
为核的自旋角动量，因子g由原子核决定。
由上可知，核磁矩远小于电子磁矩。
磁路、磁场补充基础知识
一. 磁畴（magnetic domain） 铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。
各电子的自旋磁矩靠交换偶合作用使方向一致， 从而形成自发的均匀磁化小区域 — 磁畴。
未加磁场
在磁场 B 中
磁路、磁场补充基础知识
各种材料磁畴线度相差较大：从10-3m到10-6m， 一般为 10-4~10-5m，磁畴体积约为10-6(mm)3， 一个磁畴中约有1012~1015个原子。
磁路、磁场补充基础知识
电子轨道磁矩
电子自旋磁矩 原子核的磁矩
分子磁矩 m分 等效
( molecular magnetic moment )
(molecular current)
i分
m分
磁场和磁路练习题答案
电工技术基础与技能第五章 磁场和磁路 练习题 班别：高二 姓名： 学号： 成绩： 一、是非题 1、磁体上的两个极,一个称为N 极,另一个称为S 极,若把磁体截成两段,则一段为N 极,另 一段为S 极; 2、磁感应强度是矢量,但磁场强度是标量,这是两者之间的根本区别; 3、通电导体周围的磁感应强度只取决于电流的大小及导体的形状,而与媒介质的性质无关; 4、在均匀介质中,磁场强度的大小与媒介质的性质无关; 5、通电导线在磁场中某处受到的力为零,则该处的磁感应强度一定为零; 6、两根靠得很近的平行直导线,若通以相同方向的电流,则他们相互吸引; 7、铁磁性物质的磁导率是一常数; 8、铁磁性物质在反复交变磁化过程中,H 的变化总是滞后于B 的变化,称为磁滞现象; 9、电磁铁的铁心是由软磁性材料制成的; 10、同一磁性材料,长度相同,截面积大则磁阻小; 二、选择题 1、判定通电导线或通电线圈产生磁场的方向用 ; A.右手定则 B.右手螺旋法则 C.左手定则 D.楞次定律 2、如5-21所示,两个完全一样的环形线圈相互垂直地放置,它们的圆 心位于共同点O 点,当通以相同大小的电流时,O 点处的磁感应强度 与一个线圈单独产生的磁感应强度之比是 ; :1 :1 : 3、下列与磁导率无关的物理量是 ; A.磁感应强度 B.磁通 C.磁场强度 D.磁阻 4、铁、钴、镍及其合金的相对磁导率是 ; A.略小于1 B.略大于1 C.等于1 D.远大于1 5、如5-22所示,直线电流与通电矩形线圈同在纸面内,线框所受磁场 力的方向为 ; A.垂直向上 B.垂直向下 C.水平向左 D.水平向右 6、在匀强磁场中,原来载流导线所受的磁场力为F,若电流增加到原来 的两倍,而导线的长度减少一半,这时载流导线所受的磁场力为 ; F F F 7、如5-23所示,处在磁场中的载流导线,受到的磁场力的方向应为 ; A.垂直向上 B.垂直向下 C.水平向左 D.水平向右8、空心线圈被插入铁心后 ;A.磁性将大大增强B.磁性将减弱C.磁性基本不变D.不能确定 9、为减小剩磁,电磁线圈的铁心应采用 ; A.硬磁性材料 B.非磁性材料 C.软磁性材料 D.矩磁性材料 10、铁磁性物质的磁滞损耗与磁滞回线面积的关系是 ; A.磁滞回线包围的面积越大,磁滞损耗也越大 B.磁滞回线包围的面积越小,磁滞损耗也越大 C.磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 D.以上答案均不正确 三、填充题 1、磁场与电场一样,是一种 物质 ,具有 力 和 能 的性质; 2、磁感线的方向：在磁体外部由 N 指向 S ；在磁体内部由 S 指向 N ; 3、如果在磁场中每一点的磁感应强度大小 相等 ,方向 相同 ,这种磁场称为匀强磁场;在匀强磁场中,磁感线是一组 方向相同分布均匀的平行直线 ; 4、描述磁场的四个主要物理量是 磁感应强度 、 磁通 、 磁导率 和 磁场强度 ；它们的符号分别是 B 、 Φ 、 μ 和 H ；它们的国际单位 分别 T 、 Wb 、 H/m 和 A/m ; 5、图5-24中,当电流通过导线时,导线下面的磁针N 极转向读者,则导线中的电流方向为 B →A ; 6、图5-25中,电源左端应为 负 极,右端应为 正 极; 7、磁场间相互作用的规律是同名磁极相互 排斥 , 异名磁极相互 吸引 ; 8、载流导线与磁场平行时,导线所受磁场力为 零 ； 载流导线与磁场垂直时,导线所受磁场力为 BIL ; 9、铁磁性物质在磁化过程中, B 和 H 的关系曲线称为磁化曲线;当反复改变励磁电流的大小和方向,所得闭合的B 和H 的关系曲线称为 磁滞回线 ; 10、所谓磁滞现象,就是 B 的变化总是落后于 H 的变化；而当H 为零时,B 却不等于零,称为 剩磁 现象;四、计算题5X61、在图5-26所示的匀强磁场中,穿过磁极极面的磁通Ф= – 2 Wb,磁极边长分别是4cm 和8cm,求磁极间的磁感应强度;解: S = ab = =2、在上题中,若已知磁感应强度B = ,铁心的横截面积是20cm 2,求通过铁心截面中的磁通;解: Ф= BS = 20X10 – 4 = – 3 Wb3、有一匀强磁场,磁感应强度B = 3X10-2T,介质为空气,计算该磁场的磁场强度;解:m A BH /X104.2X1043X1047-2 -===πμ 4、已知硅钢片中,磁感应强度为,磁场强度为5A/cm,求硅钢片相对磁导率解: ∵H B r 0μμ=∴228.205.01044.170===-X X H B r πμμ 5、在匀强磁场中,垂直放置一横截面积为12cm 2的铁心,设其中的磁通为—3Wb,铁心 的相对磁导率为5000,求磁场的磁场强度;解: 59710450001012105.47430==Φ==---X X X X SBH r πμμμA/m 6、把30cm 长的通电直导线放入匀强磁场中,导线中的电流是2A,磁场的磁感应强度是, 求电流方向与磁场方向垂直时导线所受的磁场力解: F = BIL = 2 =7、在磁感应强度是的匀强磁场里,有一根和磁场方向相交成60°角、长8m 的通电直导线,如图5-27所示;磁场对通电导线的作用力是,方向和纸面垂直指向读者,求导线 里电流的大小和方向解: ∵ F = BILsin θ∴A BL F I 6.360sin *08.0*4.01.0sin =︒==θ根据左手定则有,电流方向从b 到a8、有一根金属导线,长,质量为,用两根柔软的细线悬在磁感应强度为的匀强磁场中,如图5-28所示;问金属导线中的电流为多大,流向如何才能抵消悬线中的张力解: 当电流大小和方向都恰好时,悬线处于静止状态,则有F =G = mg = = N根据左手定则,有电流方向向右。
磁与磁路感应
Φ Blvt e Blv t t
如果导体和磁感线之间有相对运动时，用右 手定则判断感应电流方向较为方便； 如果导线与磁感线之间无相对运动，只是穿 过闭合回路的磁通发生了变化，则用楞次定律来 判断感应电流的方向。
§4-6
自感
一、自感现象
合上开关，HL2比HL1 亮的慢
断开开关，灯泡闪亮一 下才熄灭
三、自感电动势
由Nφ=LI，有
N Φ = LI
Φ 代入 eL N ，可得 t
I eL L t
四、RL电路过渡过程
电感线圈与电容器相似，都是电路中的储能 元件。
开关SA刚刚闭合时，电流不可能一下子由零 变到稳定值，而是逐渐地增大；而当切断电源时， 电流也不是立即消失，而是逐渐减小而消失。
NΦ L I
L的单位是亨利，用H表示。常采用较小的 单位有毫亨(mH)和微亨（μH）。
线圈的电感是由线圈本身的特性决定的。线 圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大， 电感就越大。有铁心的线圈，其电感要比空心线 圈的电感大得多。 有铁心的线圈，其电感也不是一个常数，称 为非线性电感。电感为常数的线圈称为线性电感。 空心线圈当其结构一定时，可近似地看成线性电 感。
各种电器的线圈中，一般都装有铁心以获得 较强的磁场。而且在设计时，常常是将其工作磁 通取在磁化曲线的膝部，还常将铁心制成闭合的 形状，使磁感线沿铁心构成回路。
三、磁滞回线
理想状态下的磁滞回线：
实际的磁滞回线：
磁感应强度B的变化落后于磁场强度H 的变化，这一现象称为磁滞。 铁心在反复磁化的过程中，由于要不 断克服磁畴惯性将损耗一定的能量，称为 磁滞损耗，这将使铁心发热。
用ΔΦ表示时间间隔Δt内一个单匝线圈 中的磁通变化量，则一个单匝线圈产生的 感应电动势的大小为
物理必修二第五章知识点总结
物理必修二第五章知识点总结第五章磁场一、磁感应强度磁感应强度的定义：在真空中，当单位磁极置于磁场中时，所受的磁力与该磁极之间的距离的比值叫作该点磁场的磁感应强度。
磁感应强度用字母B表示，是矢量。
1、磁场介质中的磁感应强度：介质中的磁感应强度不只看铁磁性质，还和磁导率及磁场的大小有关。
这时，磁感应强度由磁场H产生，且磁感应强度B和磁场H之间有B=μH(m/2)。
2、磁场强度和磁感应强度的方向：强度的方向和电流方向相同。
磁感应强度方向由磁场内已知磁感应强度的点出发，首先确定在该点上一点磁极所受磁场力的方向，这个方向为磁感应强度方向。
3、磁感应强度的测定：夹在两个铁磁体之间的气隙中，以气隙中空气的极短磁导率相当于零，这个利用两个铁磁体中间的气隙中磁感应强度的方法叫作气隙法。
4、磁感应强度强弱的比较：不同磁感应强度的磁场展现出在大气压下气隙中的磁导率不同。
然后硅钢磁带，沪口炉磁铁箔的磁感应强度也大于气体。
二、磁场与运动电荷的相互作用1、磁场对直线运动电荷的作用：当运动电荷穿过某个位置附近时，该位置附近的磁场据有磁感应强度，即产生磁场力，使其偏转。
这个规律称为安培法则，它的意思是：当直流电进入安培法则一定取向，就可藏指出该电流的走向与其所产生磁场的侧向是垂直的关系。
2、磁场对螺线管中电流的作用：符合右手螺旋线规律：右手捏紧螺旋线，大拇指所指向的方向即是磁场的方向，螺旋线上电流所带方向所造成的磁场的方向。
三、洛伦兹力1、洛伦兹力的方向：运动电荷在磁感应强度B中的速度v矢量积叉积受力和磁矢势A矢量积叉积受力的叠加。
2、电荷在电场和磁场中的运动：①电场和磁场分离运动时，电场产生电势能电力；②电场和磁场所谓相交运动时，电势和磁势力必然有共同的应对电势密度。
如果是慢速运动机械，便是电场做功；如果是花地磁场，便是磁场做功。
如果电荷连续在电场和磁场中变动，引起如此效应。
电场和磁场产生的功所遗漏产生电动势。
四、电荷在磁场中的运动1、运行质子在磁场中的轨迹：质子经由化工中的车通过为半径的圆周运动行驶，质子进入左子轨迹与负子轨迹不一样，负子座车的圆周经有磁场的力觉容力把它们扇向左边；需要遵循右手螺旋法则，即在洛伦兹力方向上接线轨道整圈游移的方向。
电工基础第5章 磁路和交流铁心线圈电路B
磁路和交流铁心线圈电路
5.1 磁路及其主要物理量 5.2 铁磁材料和磁路欧姆定律 5.3 交流铁心线圈电路 5.4 电磁铁
5.1 磁路及其主要物理量
磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。磁路 磁路是研究局限于一定范围内的磁场问题。 与电路一样，也是电工学课程所研究的基本对象。 与电路一样，也是电工学课程所研究的基本对象。 磁路：磁通相对集中通过的路径。 磁路：磁通相对集中通过的路径。
B Br——剩磁感应强度（剩磁） 剩磁感应强度（ 剩磁感应强度 剩磁） HC——矫顽磁力 矫顽磁力 Br HC Hm H
–Hm – HC
磁路的分析方法
1. 磁通连续性原理
∫A B ⋅ dA = 0
通过任意闭合面的磁通量总为零。 通过任意闭合面的磁通量总为零。即穿入闭合面的 磁力线，必同时穿出该闭合面。 磁力线，必同时穿出该闭合面。 2. 安培环路定律
1. 高导磁性 磁性物质的磁导率µ 磁性物质的磁导率µ >> µ 0 ，两者之比可达数百至 数万。 数万。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 例如电机、 例如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁 心。这样通入不大的励磁电流，便可产生足够大的磁 这样通入不大的励磁电流， 通和磁感应强度。 通和磁感应强度。 铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高得 因此磁通的绝大部分经过铁心而形成一个闭合通路。 多，因此磁通的绝大部分经过铁心而形成一个闭合通路。 这种大量磁通集中通过的路径，既主磁通通过的路径称 这种大量磁通集中通过的路径， 磁路。 为磁路。 由于电机、 由于电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都有铁 心所构成的磁路，这样一来， 心所构成的磁路，这样一来，研究电流与它所产生磁场 的问题便可简化为磁路的分析与计算了。 的问题便可简化为磁路的分析与计算了。
第五章：磁场与磁路
第五章：磁场与磁路电流的磁效应1课时重点：该节重点是磁场的基本概念；磁场的特性难点：磁感线及几种磁场源磁感线分布情况知识点综述：一、磁场：1、磁性：能吸引铁磁物质的性质2、磁体：具有磁性的物体3、磁极：磁体上磁性最强的部位；1)、任何磁体都有两个不可分割的两个磁极，S极和N极；2)、磁极的性质：同性相斥，异性相吸4、磁场：1)概念：在磁场或磁体周围存在一种特殊物质，它能够传递力和能的性质2)特性：还是由原子和分子所组成，它和所有的物质一样，具有力和能的两大特性。
二、磁场的方向和磁感线1、方向：小磁针北极的受力方向就是该点磁场的方向；2、磁现象的电本质：1)、磁场都是由电流所产生的；2)、安倍分子电流假设：在物质微粒内部，存在一种环形电流，即分子电流；分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
3、磁感线：1)在磁场中，画一系列有方向的曲线方向，这些曲线上，每一点的磁场方向，就是该点的切线，并非客观存在。
2)特点：①是闭合曲线；外部N→S，内部N→S②方向(略)③其疏密表示磁场的强弱④永不相交三、电流的磁效应：1、概念：电流所产生的磁场称……2、方向的判定：安培定则(右手螺旋法则)2、电流的磁场1)直流电流的磁场：(略)……2)环形电流的磁场：(略)……3)通电螺线管的磁场：(略)……磁场的主要物理量2课时重点：该节重点是磁场主要物理量概念和单位难点：用B、Φ、μ、H的定义进行计算知识点综述：一、磁感应强度(B)1、定义：在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场的作用F跟电流I与长度l的乘积的比值，叫通电导线所处的磁感应强度。
23、单位：特斯拉，(T) 1T=1N/A·m4、物理意义：是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，其方向就是磁场的方向。
5、注意：①“B”的定义中“通电导线”必须垂直磁场放置，对某一确定点，导体取向不同，所受的磁场力也不相同；②B的大小与F、及Il的乘积无关，由磁场本身所决定③B的大小和方向可由磁感线直观描述：磁感线的密……磁感线的方向……④B的大小可用专门的仪器来测量，如高斯计；1T=104G S6、匀强磁场：大小和方向处处相同的磁场称……其特点是：1)各点B的大小相等，方向相同；2)磁感线是平行的等间距、同方向的直线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
常见磁铁的磁感线分布：
長磁鐵棒
馬蹄形磁鐵
平行排列的磁棒
三、磁场的方向
1、实验现象：小磁针静止时不再指向南北方 向，而是指向一个别的地方。
2、① 为什么小磁针不再指向南北方向？ ② 力是有方向的，那么磁场的方向是怎样的呢？
3、一般规定，在磁场中的任何一点，小磁针N极 受力的方向，亦即小磁针静止时N极所指的方向， 就是那一点的磁场方向。
第五章磁场和磁路
条形磁铁
U型磁铁 小磁针
一、磁场
1、小实验：
⑴S N ⑵N S
NS NS
实验结论：
同名磁极相 排斥，异名磁 极相吸引。
2、两磁极之间的相互作用力是通过磁场传 递的，并非两磁极之间直接发生。
二、磁感线
磁感线：用以描述空间中磁场的强度与分布
磁感线从N极出发经磁铁外部到S极，再从S 极出发经磁铁内部回到N极，形成一封闭曲 线。
（1） S
N
（2） N
N
（3）
+ 电源 -
SNΒιβλιοθήκη （4）NN
（5）
（6）
3、根据给出的电流方向和S、N极， 画出螺线管的绕法。
-+
+-
S
N
S
N
右手螺旋定则可以解决以下问题:
（1）给出电流方向,判断N、S极. （2）给出小磁针的N、S极,判断通 电螺线管的N、S极和磁感线方向及 电流方向. （3）给出电流方向和螺线管N、S 极,画出螺线管的绕法.
四、电流的磁场
1、奥斯特实验：电流能产生磁场。
I
S
N
五、电流磁场的方向
1、直导线电流的磁场：
安培定则（右手螺旋法则）：用右手握
住导线，让伸直的大拇指所指的方向与电流方向一 致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕 方向
伸出
⑴
练一练
⑵
⑶
I
I
2、环形电流的磁场
判断方法——安培定则：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 线上磁感线的方向。
NS
NS
（1） （2） （3）
3、通电螺线管的磁场
判断方法——安培定则：用右手握住螺线管，让 弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那 么大拇指所指方向就是螺线管内部磁感线的方 向，也就是说，大拇指指向通电螺旋管的N极。
I
S
N
N
S
I
I
1、根据给出的电流方向，判断出S、N极
NN
S
S
2、标出下图中通电螺线管中的电流方向.
一、磁场方向 S N
SN
二、电流的磁场及其方向
作业
P81 3——(1) 、 (2) 、 (5) 、 (6) 、 (7) 、
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正