電工基礎第二節(jié)電與磁

1、高壓進網電工理論知識第一章 電工基礎知識 靜止電荷周圍存在著電場靜止電荷周圍存在著電場, ,運動電荷可以形成電流，運動電荷可以形成電流，電流的周圍就會產生磁場。電流的周圍就會產生磁場。電和磁是不可分的電和磁是不可分的 研究電路問題，如果對電流周圍存在的磁現象不研究電路問題，如果對電流周圍存在的磁現象不了解，就可不能對電路有全面認識。了解，就可不能對電路有全面認識。 第二節(jié)第二節(jié) 電與磁電與磁磁性磁性能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質磁極磁極磁鐵兩端磁性最強的區(qū)域，分磁鐵兩端磁性最強的區(qū)域，分S S極（指極（指南極）和南極）和N N極（指北極）極（指北極）一、磁現象一、磁現

2、象1 1、磁性和磁體、磁性和磁體磁體磁體具有磁性的物體，又稱磁鐵具有磁性的物體，又稱磁鐵磁化磁化使原來不帶磁性的物體使原來不帶磁性的物體具有磁性的過程具有磁性的過程磁鐵有磁鐵有天然磁鐵天然磁鐵和和人造磁鐵人造磁鐵兩種。兩種。地球是個大磁鐵，指南針指的是地球的南北極。地球是個大磁鐵，指南針指的是地球的南北極。磁鐵的重要性能：磁鐵的重要性能：同性同性磁極磁極相相排排斥斥，異性異性磁極磁極相吸相吸引引 磁力線每點切線方向磁力線每點切線方向 是該點磁場方向，彼此間永不相交。是該點磁場方向，彼此間永不相交。 磁力線的疏、密表示磁場強弱，密表示該處磁磁力線的疏、密表示磁場強弱，密表示該處磁場強，疏表示該處

3、磁場弱。場強，疏表示該處磁場弱。磁力線從磁力線從N極到極到S極，經磁體內部由極，經磁體內部由S極回到極回到N極。極。 2 2、磁場和磁力線、磁場和磁力線磁場磁場磁鐵周圍存在磁力作用的空間稱為磁場磁鐵周圍存在磁力作用的空間稱為磁場, ,用用磁力線磁力線描繪描繪磁力線的性質磁力線的性質每根磁力線都是閉合回線。每根磁力線都是閉合回線。 磁場與電流關系磁場與電流關系電流越大磁場越強；電流越大磁場越強；磁場方向由右手螺旋定則磁場方向由右手螺旋定則確定確定3 3、電流的磁場、電流的磁場（1） 通電直導線的磁場通電直導線的磁場通電導線的周圍存在磁場。通電導線的周圍存在磁場。大拇指的方向為電流方向大拇指的方向

4、為電流方向彎曲的四指為磁場方向彎曲的四指為磁場方向電流越大，磁場越強；電流越大，磁場越強；線圈匝數越多，磁場越線圈匝數越多，磁場越強；強；磁場方向由右手螺旋定磁場方向由右手螺旋定則確定則確定（2） 載流線圈載流線圈的磁場的磁場通電線圈的周圍存在磁場。通電線圈的周圍存在磁場。磁場與電流關系磁場與電流關系磁場的磁場的N極極大拇指為線圈內部磁場的大拇指為線圈內部磁場的N N極方向極方向彎曲的四指為電流方向彎曲的四指為電流方向1 1、磁通、磁通（）磁通磁通通過與磁場方向垂直的某一面積上通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁力線的總數的磁力線的總數單位單位韋伯韋伯Wb ，麥克斯韋麥克斯韋Mx二二 磁場的基本

5、物理量磁場的基本物理量1 1Wb =108Mx面積一定時面積一定時, ,通過該面積的磁通越多，則表示磁通過該面積的磁通越多，則表示磁場越強。場越強。明確明確2 2、磁感應強度（、磁感應強度（B）磁感應強度磁感應強度表示磁場強弱和方向的矢量表示磁場強弱和方向的矢量BS單位單位特斯拉特斯拉 T ，高斯，高斯Gs永久磁鐵磁感應強度約為永久磁鐵磁感應強度約為 0.2 0.7T電機、變壓器鐵心磁感應強度約為電機、變壓器鐵心磁感應強度約為 0.8 1.5T地球磁感應強度僅約為地球磁感應強度僅約為 5 10-5T了解了解均勻磁場中，磁感應強度等于單位面均勻磁場中，磁感應強度等于單位面積的磁通量。所以磁感應強

6、度又叫磁積的磁通量。所以磁感應強度又叫磁通密度通密度3 3、磁導率（、磁導率（）磁導率磁導率表示物質導磁性能的物理量表示物質導磁性能的物理量 導體通入恒定電流，周圍介質不同時，磁場中同導體通入恒定電流，周圍介質不同時，磁場中同一點磁感應強度也不同，一點磁感應強度也不同，不同介質對磁場的影響不同不同介質對磁場的影響不同。真空磁導率真空磁導率0mH70104 相對磁導率相對磁導率r比較各種介質導磁能力比較各種介質導磁能力定義定義0 r或或0BBr 物質按磁導率分為三類物質按磁導率分為三類 順磁性物質，如空氣、鋁、鎢等，磁導率比順磁性物質，如空氣、鋁、鎢等，磁導率比真空磁導率稍大，相對磁導率真空磁導

7、率稍大，相對磁導率r 約等于約等于1。 逆磁性物質，如氫、銅、銀、金等，磁導率逆磁性物質，如氫、銅、銀、金等，磁導率比真空磁導率稍小，相對磁導率比真空磁導率稍小，相對磁導率r 也約等于也約等于1。 鐵磁性物質，如鐵、鈷、鎳等，磁導率遠大鐵磁性物質，如鐵、鈷、鎳等，磁導率遠大于真空磁導率，相對磁導率于真空磁導率，相對磁導率r 遠遠大于遠遠大于1。、為非鐵磁性物質，相對磁導率為非鐵磁性物質，相對磁導率r 約為約為1 。 鐵磁物質的高導磁性能廣泛用于電氣設備，例如鐵磁物質的高導磁性能廣泛用于電氣設備，例如變壓器、電機的鐵心。變壓器、電機的鐵心。4 4、磁場強度（、磁場強度（H）磁場強度磁場強度磁感應

8、強度大小與磁導率的比值磁感應強度大小與磁導率的比值定義定義 BH 單位單位安安/米米 A/m三三 電磁感應電磁感應當導體相對于磁場運動而切割當導體相對于磁場運動而切割磁力線或線圈中磁通發(fā)生變化磁力線或線圈中磁通發(fā)生變化時，在導體或線圈中都會產生時，在導體或線圈中都會產生電動勢，進而在導體或線圈回電動勢，進而在導體或線圈回路產生電流的現象。路產生電流的現象。電磁感應電磁感應電磁感應產生的電流電磁感應產生的電流感應電流感應電流感應電動勢感應電動勢由電磁感應產生的電動勢由電磁感應產生的電動勢1 1、直導體感應電動勢、直導體感應電動勢 導體在均勻磁場沿與磁力線垂直方向運動，導體在均勻磁場沿與磁力線垂直

9、方向運動，導體導體中將中將產生感應電動勢產生感應電動勢。大小大小電動勢電動勢E E的大小，與磁感應強度的大小，與磁感應強度B B、導、導體有效長度體有效長度l及相對速度及相對速度v成正比。成正比。BlvE 式中，式中，B的的單位單位為為特斯拉特斯拉( (T) )， l的單位的單位為為米米(m)， E的的單位單位為為伏特伏特(V), , v的的單位單位為為每秒米每秒米( (m/s）。）。方向方向由右手定則確定。即：將右手的掌心由右手定則確定。即：將右手的掌心迎著磁力線，大拇指指向導線運動的迎著磁力線，大拇指指向導線運動的方向，則四指的方向就是感應電動勢方向，則四指的方向就是感應電動勢的方向。的方

10、向。電磁感應是發(fā)電磁感應是發(fā)電機的理論基電機的理論基礎礎方向方向2 2、線圈感應電動勢、線圈感應電動勢 當穿過線圈的磁通發(fā)生變化時，線圈中將產生當穿過線圈的磁通發(fā)生變化時，線圈中將產生感應電動勢。感應電動勢。大小大小由由法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律確定，即確定，即感應感應電動勢的大小與穿過線圈的磁通的磁電動勢的大小與穿過線圈的磁通的磁通的變化率成正比。通的變化率成正比。tNe式中，式中，e e為感應電動勢（為感應電動勢（V V）；）； N為為線圈的匝數；線圈的匝數； /t為磁通變化率（為磁通變化率（Wb/s）方向方向由由楞次定律楞次定律確定，確定，即閉合線圈回路中即閉合線圈回路中感應電

11、動勢的方向，總是企圖使它產感應電動勢的方向，總是企圖使它產生的磁場阻礙原來磁場的變化。生的磁場阻礙原來磁場的變化。tNe故故四四 磁場對通電導體的作用磁場對通電導體的作用通電直導體處于磁場之中，將會受到力的作用通電直導體處于磁場之中，將會受到力的作用電磁力大小電磁力大小sinBIlF 導體所受電磁力大小與磁場的導體所受電磁力大小與磁場的磁感應強度磁感應強度B B，導體電流，導體電流I I，導，導體在磁場中的有效長度體在磁場中的有效長度l及導體及導體與磁力線的夾角與磁力線的夾角有關有關。當導體與磁力線平行時當導體與磁力線平行時=0，當導體與磁力線垂直時當導體與磁力線垂直時=900由左手定則確定。

12、即：將左手伸平，由左手定則確定。即：將左手伸平，大拇指與四指垂直，讓磁力線穿過手大拇指與四指垂直，讓磁力線穿過手心，心，四指指向電流方向，四指指向電流方向，則則大拇指所大拇指所指方向就是導線運動的方向，指方向就是導線運動的方向，方向方向五五 自感與互感現象自感與互感現象1 1、自感現象、自感現象 當電流流過線圈時，在線圈周圍產生磁通。當當電流流過線圈時，在線圈周圍產生磁通。當線圈電流變化時，磁通也相應發(fā)生變化。根據電磁線圈電流變化時，磁通也相應發(fā)生變化。根據電磁感應原理，線圈中將產生感應電動勢。這種由于線感應原理，線圈中將產生感應電動勢。這種由于線圈自身電流的變化產生感應電動勢的現象就稱為圈自身電流的變化產生感應電動勢的現象就稱為自自感現象。感現象。2 2、互感現象、互感現象 如果兩個線圈放得很近，或繞在同一個鐵芯磁如果兩個線圈放得很近，或繞在同一個鐵芯磁路上，則當一個線圈路上，則當一個線圈流過電流流過電流時，其產生的磁通將時，其產生的磁通將有一部分穿過另一個線圈。從而當一個線圈