电工基础磁场全解共50页文档
磁场知识点汇总.pdf
磁场知识点汇总一、磁场⒈磁场是一种客观物质，存在于磁体和运动电荷（或电流）周围。
⒉磁场（磁感应强度）的方向规定为磁场中小磁针N 极的受力方向（磁感线的切线方向）。
⒊磁场的基本性质是对放入其中的磁体、运动电荷（或电流）有力的作用。
二、磁感线⒈磁感线是徦想的，用来对磁场进行直观描述的曲线，它并不是客观存在的。
⒉磁感线是闭合曲线极极磁体的内部极极磁体的外部N S S N ⒊磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
⒋任何两条磁感线都不会相交，也不能相切。
三、安培定则是用来确定电流方向与磁场方向关系的法则弯曲的四指代表)()(环形电流或通电螺线管电流的方向直线电流磁感线的环绕方向四、安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。
五、几种常见磁场⒈直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱⒉通电螺线管的磁场：管外磁感线分布与条形磁铁类似，管内为匀强磁场。
⒊地磁场（与条形磁铁磁场类似）⑴地磁场N 极在地球南极附近，S 极在地球北极附近。
地磁场B 的水平分量总是从地球南极指向北极，而竖直分量南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下⑵在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感强度相等，且方向水平向北。
六、磁感应强度：⑴定义式LIF B（定义B 时，B I ）⑵B 为矢量，方向与磁场方向相同，并不是在该处电流的受力方向，运算时遵循矢量运算法则。
七、磁通量⒈定义一：φ=BS ，S 是与磁场方向垂直的面积，即φ=B S ，如果平面与磁场方向不垂直，应把面积投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积S⒉定义二：表示穿过某一面积磁感线条数磁通量是标量，但有正、负，正、负号不代表方向，仅代表磁感线穿入或穿出。
当一个面有两个方向的磁感线穿过时，磁通量的计算应算“纯收入”，即ф=ф1-ф2（ф1为正向磁感线条数，ф2为反向磁感线条数。
）八、安培力大小⒈公式BLI Fsin θ（θ为B 与I 夹角）BLIF ,0⒉通电导线与磁场方向垂直时，安培力最大BILF ⒊通电导线平行于磁场方向时，安培力0F⒋B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度⒌式中的L 为导线垂直于磁场方向的有效长度。
电工基础劳动版第四版磁场
文化理论课教案科目《电工基础》授课日期课时2课题第四章磁场§4－1 磁场一、磁体及其性质二、磁场与磁力线三、电流的磁场班级教学目的1.使学生掌握磁体的概念及磁体的性质；2.使学生理解磁场及磁力线的概念；3.使学生认识磁场的产生和掌握电流磁场的判定方法。
选用教具挂图教学重点磁场及磁力线的概念，磁场的产生和掌握电流磁场的判定方法教学难点磁力线的概念，电流磁场的判定方法教学回顾说明【组织教学】1. 起立，师生互相问好2. 坐下，清点人数，指出和纠正存在问题【导入新课】发电机、电动机、变压器等许多机器设备的工作都离不开磁场，我们必须对磁场有充分的了解，否则就不能理解必须通过磁场工作的机器设备的工作原理，就不能用好这些机器设备。
本课我们就来学习磁场的知识。
【讲授新课】第四章磁场与电磁感应§4－1 磁场一、磁体及其性质1.磁体和磁极1）磁：磁是物质运动的一种基本形式，由电荷运动所产生。
2）磁性：物体能吸引铁、镍、钴等金属和它们的合金的性质。
3）磁体：具有磁性的物体。
永久磁体的磁性可长期保存，暂时磁体的磁性是暂时的，它随外部磁化条件的消失而消失。
4）磁极：磁体外表磁性最强的部位。
任何磁体都有两个极，一个叫北极(指向地理北极的那个极)，用N表示，一个叫南极(指向地理南极的那个极)，用S表示。
二、磁场与磁感线1）磁力：磁极间的相互作用力。
2）磁力的作用规律：同性磁极相斥，异性磁极相吸。
3）磁场：磁体周围存在的磁力作用的空间。
4）磁场的方向：磁场中某点的磁场方向为该点上小磁针N极的指向。
5）磁场的性质：磁场是矢量，具有力和能的性质，是一种物质，但它不是由分子或原子组成，因而是一种特殊的物质。
6）磁力线：人为假设的表示磁场强弱和方向的闭合曲线。
磁力线的特点是：①磁力线越密，磁场越强，磁力线越疏，磁场越弱；②磁力线上任一点的切线方向（也即该点上小磁针N极的指向）为磁场的方向，③磁力线没有起点，没有终点，不能中断，不能相交，在磁体的外部，磁力线由N极指向S极，在磁体的内部，磁力线由S极指向N极。
电工基础 第3章 磁与电磁
图3.8
3．3．1自感
根据法拉第电磁感应定律，可以写出自感电动势的表达式为
ψ eL = t
将
Ψ L = LI 代入，得
Ψ L2 Ψ L 1 LI 2 LI 1 eL = = t t
即
I eL = L t
2．自感现象的应用与危害
自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用，日光灯的镇 流器就是利用线圈自感现象的一个例子。 自感现象的危害：在大型电动机的定子绕组中，定子绕组的自感系数很大, 而且定子绕组中流过的电流又很强，当电路被切断的瞬间，由于电流在很短 的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，在断开处形成电弧,这 不仅会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。因此，切断这类电路时必须采 用特制的安全开关。
3．4 同名端的意义及其测定
2．同名端的实验测定 直流判别法： 直流判别法：依据同名端定义以及互感电动势参考方向标注原则来判定。 如图3．18所示，两个耦合线圈的绕向未知，当开关S合上的瞬间，电流从1 端流入，此时若电压表指针正偏转，说明3端电压为正极性，因此1、3端为 同名端；若电压表指针反偏，说明4端电压正极性，则1，4端为同名端。 交流判别法： 交流判别法：如图3．19所示，将两个线圈各取一个接线端联接在一起，如 图中的2和4。并在一个线圈上（图中为线圈）加一个较低的交流电压,再用 交流电压表分别测量、、各值，如果测量结果为：,则说明、绕组为反极性 串联，故1和3为同名端。如果,则1和4为同名端。
图3．2 条形磁铁的磁感线
3．1．2磁场中的基本物理量
图3．3通电直导线的磁场
图3．4通电线圈的磁场
2．磁通量 Φ 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积A的乘积，称为通过该面积的磁φ 磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积A的乘积，称为通过该面积的磁φ。即
磁场的基本概念课件
[验备考能力]
1．一个半径为 R 的导电圆环与一个轴向 对称的发散磁场处处正交，环上各点 的磁感应强度 B 大小相等，方向均与 环面轴线方向成 θ 角(环面轴线为竖直方向)。若导线环上载 有如图所示的恒定电流 I，则下列说法不正确的是 ( ) A．导电圆环有收缩的趋势 B．导电圆环所受安培力方向竖直向上 C．导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D．导电圆环所受安培力的大小为 2πBIRsin θ
方向，再结合左手定则判断导线所受安培力的方向。
[解析] 根据右手定则可知，开关闭 合后，螺线管产生的磁场 N 极在右侧。 根据左手定则可知，导线 a 端所受安培 力垂直纸面向里，选项 D 正确。
[答案] D
[例 3] 法拉第电动机原理如图所示。
条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N
极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的
形定则。
5．电流周围的磁场(安培定则)
直线电流的 磁场
通电螺线 管的磁场
环形电流 的磁场
特 点
无磁极、非匀强 磁场且距导线越 远处磁场越弱
与条形磁铁的磁场 相似，管内为匀强 磁场且磁场最强， 管外为非匀强磁场
环形电流的 两侧是N极和 S极，且离圆 环中心越远， 磁场越弱
安 培 定 则
1．小张同学将两枚小磁针放 进某磁场中，发现小磁针静止时如图所示(忽略 地磁场的影响)，则该磁场一定不是 ( ) A．蹄形磁铁所形成的磁场 B．条形磁铁所形成的磁场 C．通电螺线管所形成的磁场 D．通电直导线所形成的磁场
D．在线段 MN 上有三点的磁感应强度为零
解析：根据安培定则和磁场叠加原理，M 点和 N 点的磁 感应强度大小相等、方向相反，选项 A 错误，B 正确；在 线段 MN 上只有在 O 点处，a、b 两直导线电流形成的磁 场的磁感应强度等大反向，即只有 O 点处的磁感应强度为 零，选项 C、D 错误。 答案：B
《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。
电工基础磁路
上式表明，在磁路分支处，磁通应是连续的。一般 说，汇集一处的各段磁路（也可称为支路）中的磁 通代数和应等于零。或写成
其形式与电路的KCI相似，故常称式（12-13）为磁 路的基尔霍夫第一定律。
H WI 2 R v 1
1 2
(12 11 )
R (R R ) 其中 2 式（12-10）中电流与线圈匝数的乘积WI叫做磁 通势，简称磁势，用F表示，即
v
F WI
(12 12 )
磁势的单位为安匝或安（AW）。
12.3 铁磁性材料的磁化曲线
本章第一节已指出，物质的磁性可用导磁系数来 表示，或者用式（12-5）以通过物质中磁感应强度 与磁场强度的关系来描述。真空或空气的导磁能力 很低，其导磁系数为 ，是一个不随磁场强度的大小 而变化的常数（ 4 10 H / m）。所以，真空或空气 中的磁感应强度是随磁场强度成比例地变化的，如 图12-3中的直线①所示。 铁、镍、钴及其合金，导磁能力很高，常称为铁 磁性材料。它是构成磁路的主要材料。铁磁性材料 的相对导磁系数很大，可达数百甚至数万而且还具 有磁饱和及磁滞的特点。
B
B
o
H
o
H
图 12-6 软磁材料磁滞回线
图 12-7 硬磁材料磁滞回线
B
Bm 3
Bm 2
Bm1
o
H m1
H m2
H m3
H
在非饱和状态下，用 不同幅值的交变磁场强度， 对铁磁材料进行反复磁化， 将得到一系列磁滞回线，如 图12-8所示。各磁滞回线顶 点连线oa，称为基本磁化曲 线，简称磁化曲线。用软磁 材料做成的磁路，由于磁滞 回线狭窄，近似与基本磁化 曲线重合，所以进行磁路计 算时就可以基本磁化曲线为 依据。有时基本磁化曲线也 用表格形式给出，称为磁化 数据表。在计算时可参阅本 章的附表与附图。
《电工基础》课件——4.1磁路
磁路基础知识
磁场的几个基本物理量 1．磁场
天然磁石
人造磁体
电磁体
磁场的几个基本物理量
1．磁场
自然界中的磁体总存在两个磁极，磁体上两个磁极为N极与S极，磁极间 的相互作用为：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
通电导体对磁体有力的作用，磁体对通电导线也有力的作用，同样任意 两根通电导线之间也有力的作用，这些相互作用是通过磁场发生的。
（a）圆柱形铁心
（b）涡流
➢涡流损耗与材料性质、材料体积、铁片厚 度、磁通的波形、最大磁感应强度和磁化场 的变化频率等因素有关 。
常用铁磁材料及其特性
4．铁磁材料的铁损耗
涡流损耗 的危害
能量的浪费，降低设备的效率 释放出大量热量，引起铁心发热，减少设备使用寿命，甚至烧毁设备
减少涡流损 耗的途径
减小铁片厚度： 通常采用表面通过绝缘处理的薄钢片叠装铁心 提高铁心材料的电阻率： 通常采用掺杂的方法来提高材料的电阻率
常用铁磁材料及其特性
3．铁磁材料的分类
按照磁滞回线形状的不同，铁磁材料可分为三大类：软磁材料、硬磁（永磁）材料 和矩磁材料。
软磁材料：
硬磁材料：
矩磁材料：
软磁：没有外磁场时磁性基本消失，磁导率高，常用于电机和变压器铁心制造。 硬磁：剩磁较大且不容易消失，适合于制作永磁体，因此又称为永磁材料。
常用铁磁材料及其特性
磁路基本定律
3．磁路欧姆定律
➢ 作用在磁路上的总磁动势F等于磁路内磁通量与 磁路磁阻Rm的乘积，它与电路中的欧姆定律在 形式上十分相似，称为磁路的欧姆定律。
磁路基本定律 4．磁路基尔霍夫第一定律
➢ 当忽略漏磁通时，在磁路中任何一个节 点处，磁通的代数和恒等于0，即：=0， 这就是磁路基尔霍夫第一定律，也叫基 尔霍夫磁通定律。
电工专业磁场
电磁感应
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。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
磁场
磁场
一、磁场与磁感线
1． 磁场 在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物
质——磁场。
磁极之间的作用力通过磁场进行传递。
1、地球是一个巨 大的磁体
2、地球周围空间 存在的磁场叫地 磁场
3、地磁的北极在 地理的南极附近， 地磁的南极在地 理的北极附近
无处不在的磁
磁场的主要物理量
磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的 磁场的方向。
磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度 的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感 线越密的地方，磁感应强度越大，磁场越强。
B是描述磁场强弱和磁场方向的物理量
磁场的主要物理量
二、磁通
匀强磁场中，穿过与磁感线垂直的某 一截面的磁感线的条数，叫穿过这个面的 磁通。用φ表示磁通，则有
磁场的主要物理量
一、磁感应强度
磁场的主要物理量
导线方向与磁场方向保持垂直，经导线通电， 可以看到导线因受力而发生运动。
磁场的主要物理量
在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所 受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积IL的比值称为 该处的磁感应强度，用B表示，即
BF Il
磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用符 号T表示。
至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、 硅钢、坡莫合金、铁氧体等。
《磁场基础知识》.(DOC)
§1-2 磁的基本知识人们把物体能够吸引铁、钴、镍等金属及其合金的性质叫做磁性。
把具有磁性的物体叫做磁铁。
任何磁铁都具有两个磁极，两个磁极是彼此依赖，不可分离的。
如果把磁铁折断为二个，则每一个磁铁都变成具有N、S两个磁极的磁铁。
也就是说，N极和S极是成对出现的，无论怎样分割磁铁，他总是保持两个异性磁极。
把两个磁铁互相靠近发现，总是同性的磁极互相排斥，异性的磁极互相吸引。
这种相互的作用力称为磁力。
磁力的存在说明在磁铁周围的空间中存在着一种特殊的物质，这种物质称为磁场。
把磁针放在磁场中不同的位置，将会发现磁针所受磁力的大小是不同的，距离磁极越近，受到的磁力越大，表明磁场越强；距离磁极较远的地方，磁场则很弱，甚至感觉不到。
为了形象地描述磁场的强弱和方向，人们通常引入一根假想线——磁感线来表示，如图1-7所示。
它具有以下特点：1.磁感线是互不交叉的闭合曲线；在磁铁的外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。
2.磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向。
3.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
磁感线越密，则磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。
图1-7 磁感线一、电流的磁场和有关物理量在通有电流的导体周围存在磁场，电流越大磁场越强，这种现象叫做电流的磁效应。
电流的方向与由它产生的磁场方向之间的关系可用安培定则（又称为右手螺旋定则）来判断。
1. 通电直导体周围的磁场如图1-8所示，右手弯曲握住直导体，大拇指指向电流方向，则弯曲的四指所指的方向就是通电直导体周围产生的磁场方向。
2．通电螺线管的磁场如图1-9所示，右手弯曲握住螺线管，弯曲的四指指向电流方向，则伸直的大拇指所指的方向就是螺线管内的磁场方向，也就是说，大拇指的指向就是通电螺线管的N 极。
图1-8 通电直导体周围的磁场 图1-9 通电螺线管的磁场3. 磁感应强度磁感应强度是描述磁场中各点的磁场强弱和方向的物理量，用符号B 表示，单位是特斯拉（T ）。
电工技术-第四章 磁场与磁路
（a）
（b）
（c）
图4-5-1 通电直导体在磁场中受力分析
❖ 1.通电直导体在磁场中受电磁力的大小：
F＝BILsin
❖ 2.通电直导体在磁场中受电磁力的方向： 用左手定则来判定。
3.左手定则
❖ 左手定则：伸出左手， 让拇指和其余四指垂直， 使磁感线垂直穿过掌心， 则四指指向电流方向， 拇指指向就是直导体所 受电磁力的方向。
《电工技术》
第四章 磁场与磁路
4-1 磁的基本知及电流的磁场 一、磁的基本知识
（1）磁性：能吸引铁、钴、镍等金属或它们的合金的 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。 S表示磁体的南极，N表示磁体的北极。
磁极间相互作用的规律：同性相斥，异性相吸。
（4）磁力：磁极间的相互作用力。 （5）磁场：磁极周围存在的一种无形无质（质量）
❖ 软磁材料又可按用途分为低频和高频两类。常用 的低频软磁材料有硅钢、坡莫合金等，电机、变 压器等各种电力设备中的铁心多用硅钢片制成， 录音机中的磁头铁心多用坡莫合金制成；常用的 高频软磁材料有铁氧体等，如收音机中的磁棒、 无线电设备中的中周变压器铁心，都是用铁氧体 制成的。
3. 矩磁材料
❖ 矩磁材料的特点是只要在很小的外磁场作用 下，就能被磁化，并且达到磁饱和；当撤掉 外磁场后，磁性仍然保持与磁饱和状态相同。
磁场中某点的磁场强度，其大小等于该点磁感应强度 的大小与介质材料磁导率的比值，即
HB
❖ 式中 B──磁场中某点的磁感应强度，单位T。
──磁场中介质材料的磁导率，单位H/m。
H──磁场中该Байду номын сангаас的磁场强度，单位是A/m。