职业技能鉴定教材：电磁与交流电

职业技能鉴定教材：电磁与交流电

第一节磁与电磁的基本知识

凡具有吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。每个磁体都有两个磁极，即南极（S）北极（N）。两个磁体之间具有同

极性相排斥，异极性相吸引的特性。磁极间的这种相互作用力也叫磁力。磁体周围存在的磁力作用的空间称为磁场。一般都用磁力线来直观、形象地表示磁场的强弱和磁力的方向。在磁体外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，磁力线由S极指向N极。

一、电流的磁场

通电导体的周围有磁场存在。导体中通过电流时产生的磁场方向可用安培定则（又称右

手螺旋定则）来判断。当通电导体为直导体时，用图 3.1—1a）所示方法进行：右手握直导体，

拇指的方向为电流方向，弯曲四指的指向即为磁场方向。当通电导体为螺旋管（线圈）时，

用图3.1 —1b）所示方法进行：右手握螺旋管，弯曲四指表示电流方向，拇指所指的方向即为磁场方向。

二、磁通与磁感应强度

1、磁通通过与磁场方向垂直的某一面积上磁力线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通。用字母①表示，其单位是Wb（韦伯）。面积一定时，通过的磁通越多，磁场就越强。

2、磁感应强度垂直通过单位面积的磁力线的数目，叫该点的磁感应强度。用字母 B 表示，单位是T（特）。在均匀磁场中，磁感应强度B=①/ S

磁感应强度不仅表示了磁场中某点的强弱，还表示出该点磁场的方向。它是一个矢量。某点磁力线的切线方向，就是该点磁感应强度的方向。

三、磁场对电流的作用

1、磁场对通电直导体的作用处在磁场中的直导体流过电流时，导体会发生运动，表

明通电导体受到一个电磁力的作用。这个电磁力F的大小与通过导体电流I的大小成正比，

与导体在磁场中的有效长度Lsina以及导体所处位置的磁感应强度月成正比，如图 3.1 —2 所示。写成数学表达式即为：

F= BILsina （N）

通电导体在磁场中受到的电磁力的方向，可用左手定则来判定，如图 3.1—3所示。伸

开左手，让拇指与其余四指垂直并同在一个平面内，让磁力线穿过手心，四指指向电流方向，拇指所指的方向就是通电导体所受到的电磁力的方向。

图31— 2 图31 — 3 左手定贝寸

2、磁场对通电线圈的作用在均匀磁场中放置一个可以转动的通电矩形线圈abed, 如图3.1 一4所示。当线圈平面与磁力线平行时，ad和be边不受磁场的作用力，但ab和

cd边会受到磁场力（p i、F2）的作用。令a b=e d=L i，a d=bc= L2，则F i=F2=BIL i。用左手定则可判出F i与F2方向相反。此时线圈受到的转动力矩为：

M =F1L2 =BIL!L2=BIS

式中B——均匀磁场的磁感应强度；

I——线圈中的电流； S――线圈的有效面积。

若线圈在转矩M的作用下顺时针方向转动，当线圈平面的法线与磁力线的夹角为a时, （如图2 —14b），则线圈受到的转动力矩为：

M = BISsi na

若线圈由N匝绕制，则转动力矩为：

M = NBISs ina

3、通电平行导体之间的相互作用两根平行且靠近的通电导体，相互之间都要受到对

方电磁力的作用。电磁力的方向可用图3.1 一5的方法来判定。先判定通电导线产生的磁场方向，再判定两根导体分别受到的电磁力方向。由图中可以看出：两根平行导体的电流方向相同时（图3.1 —5a）,相互吸引；电流方向相反时（图3.1 —5b）,相互排斥。

图3.1 —4磁场对通电线圈的作用a）电流方向相同b）电流方向不相同

四、磁导率与磁场强度

1、磁导率磁导率（又称导磁系数）是用来表征物质导磁性能的物理量，用字母卩表示，单位是H/m。真空的磁导率卩0= 4 n 1 —7H/m，且为一常数。我们把某种物质的磁导率卩与真空中磁导率卩0的比值，叫做该物质的相对磁导率，用字母卩T表示。

卩尸卩/卩0只是一个比值，无单位。根据物质的磁导率不同，可以将物质分为三类：

卩＜1的物质叫反磁物质，如铜、银等；

卩＞l的物质叫顺磁物质，如空气、锡等；

卩＞＞1的物质叫铁磁物质，如铁、镍、钴及其合金等。

2、磁场强度磁场中某点的磁感应强度B与媒介质的磁导率卩的比值，叫做该点的磁场强度，用字母H表示，即：

H= B/卩（A/ m）

对于圆环中心周长为L的环形线圈，如图3.1—6所示，内部的磁感应强度B应为：

B NI

L

因此，磁场强度的表达式又可以写成：

H

B NI NI

L L

磁场强度是一个矢量，在均匀介质中与磁感应强度的方向一致。

图3.1— 6圆环线圈

五、铁磁材料的性质、分类及用途

1、性质 铁磁材料具有以下共同的性质：能被磁体吸引；磁化后有剩磁，能形成磁体; 磁感应强度B 有一个饱

和值；具有磁滞损耗；磁导率比非铁磁物质大很多倍，并且不是一 个常数。

2、分类 根据用途不同，铁磁材料可以分为三大类： (1) 软磁材料

其特点是磁导率高，易磁化也易去磁，剩磁和矫顽力都小，磁滞损耗很

小，如硅钢片、纯铁等。常用来制造电机、变压器等电器的铁芯。

(2) 硬磁材料 其特点是不易磁化，也不易去磁，剩磁和矫顽力都很大，如钨钢、钴钢

等。常用于各类永久磁铁、扬声器磁钢的制造。

(3) 矩磁材料 其特点是在很小的外磁作用下就能磁化，并且达到饱和，去掉外磁后，

磁性仍能保持在饱和值，如矩磁铁氧体等。常用来制作记忆元件，用于计算机中的存贮器。

六、磁路及磁路欧姆定律

1、磁路 磁力线所通过的闭合路径称磁路。在电工设备中，一般都采用铁磁材料按需 要制成不同形状的铁芯，

让磁通主要沿着设计好的路径通过。实际工作中，仍会有很少部 分磁通经过空气或其他材料而闭合。我们把通过铁芯的磁通称为主磁通；铁芯外的磁通称 为漏磁通，如图3.1 — 7所示磁路中的①s 。

磁路按其结构不同，又可分为无分支磁路和分支磁路。分支磁路又可以分成对称分支 磁路和不对称分支磁路。

2

、磁路欧姆定律

图3.1-7所示即为一

无分支磁路。 设线圈匝数为

N ,

,通过电流为 I ,铁心截面积为 S,磁路平均长度为 L ,则其磁场强度为：

N1

H

L

式中 NI 相当于电路中的电动势，

叫磁动势。 因为

BS B

H

皿则

L

N1

S L NI

L

令R m

L S

S

式中

R m

磁路中的磁阻。

图3.1— 7磁路