電工電子技術(shù)與技能程周

電工電子技術(shù)與技能程周第一頁，課件共有65頁第一頁，課件共有65頁2磁場及電磁感應(yīng)2.1磁場2.2電磁感應(yīng)2.3磁路的基本概念2.4鐵磁性物質(zhì)12342第二頁，課件共有65頁第二頁，課件共有65頁2.1磁場觀察與思考3第三頁，課件共有65頁第三頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.1磁場1．磁場是看不見的，但可以觀察到磁場的效應(yīng)。2．在磁鐵或電流（運(yùn)動(dòng)電荷）周圍的空間里存在著磁場，磁場的性質(zhì)之一是它對任何置于其中的其它磁體或電流施加作用力。3．磁場是電機(jī)工作原理的基礎(chǔ)。作用在載流導(dǎo)線上的力是電動(dòng)機(jī)工作的基本原理；而當(dāng)磁場變化時(shí)，線圈中感應(yīng)的電動(dòng)勢是發(fā)電機(jī)工作的基本原理。

4第四頁，課件共有65頁第四頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.2磁場的方向及磁感線1．磁場是有方向的，規(guī)定：在磁場中的任一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)N極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場方向。2．磁感線：為了形象地描繪磁場在空間的分布，在磁場中畫出一些有方向的、假想的系列曲線，曲線上任一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的磁場方向一致，這些曲線稱為磁感線。圖2.3磁感線3．磁感線不但可以描述磁場的方向，還可以描述磁場強(qiáng)弱的分布情況：磁場越強(qiáng)的地方，磁感線越密；反之越稀。

5第五頁，課件共有65頁第五頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.3磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁感應(yīng)強(qiáng)度定義：在磁場中，設(shè)垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線受到的磁場力為F，通過導(dǎo)線的電流為I，導(dǎo)線的長度為l，則F和的比值稱為通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示。2．B的單位：特斯拉，用T表示，或Wb/m2。3．B是矢量，磁場中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處磁場的方向。4．均勻磁場：若磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，稱為均勻磁場。6第六頁，課件共有65頁第六頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.4安培定則1．安培定則（右手螺旋定則）：通電長直導(dǎo)體在其周圍產(chǎn)生磁場，它的磁感線方向與電流方向之間的關(guān)系，可以用安培定則判斷。2．安培定則的內(nèi)容：右手握住導(dǎo)體，伸直拇指，拇指所指的方向表示電流的方向，彎曲的四指的方向表示磁感線方向。

圖2.4直流電流的磁場圖2.5螺線管電流的磁場7第七頁，課件共有65頁第七頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.5磁通量1．磁通量：穿過磁場中的某一截面的磁感線的數(shù)量，稱為穿過這個(gè)截面的磁通量，簡稱磁通，用Φ表示，單位是Wb（韋[伯]）。2.磁通量的表達(dá)式：

（2.2）圖2.6磁通量8第八頁，課件共有65頁第八頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.6磁場對通電直導(dǎo)線的作用1．安培定律安培力：通電直導(dǎo)線在磁場中受力，如圖2.7所示。

圖2.7通電直導(dǎo)線在磁場中受力安培定律的表達(dá)式：

9第九頁，課件共有65頁第九頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.6磁場對通電直導(dǎo)線的作用2．左手定則用左手定則判斷安培力的方向。如圖2.8所示為用左手定則判斷安培力的示意圖。

圖2.8左手定則左手定則使用說明：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且和手掌在一個(gè)平面上，把手放入磁場里，讓磁感線垂直穿入手心，并使四指指向電流方向，則拇指所指的方向就是安培力的方向。

10第十頁，課件共有65頁第十頁，課件共有65頁2.1磁場2.1.6磁場對通電直導(dǎo)線的作用圖2.7通電直導(dǎo)線在磁場中受力11第十一頁，課件共有65頁第十一頁，課件共有65頁2.2電磁感應(yīng)觀察與思考圖2.10利用磁場產(chǎn)生電流12第十二頁，課件共有65頁第十二頁，課件共有65頁2.2電磁感應(yīng)2.2.1電磁感應(yīng)及電磁感應(yīng)定律1．電磁感應(yīng)當(dāng)穿過某一閉合導(dǎo)體回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，該回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流，產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為感應(yīng)電動(dòng)勢。2．電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容：導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小和導(dǎo)線交鏈的磁通的變化率

成正比。式中，N為線圈的匝數(shù)上式中，只有當(dāng)與導(dǎo)線交鏈的磁通變化時(shí)，E才有意義。

13第十三頁，課件共有65頁第十三頁，課件共有65頁2.2電磁感應(yīng)2.2.1電磁感應(yīng)及電磁感應(yīng)定律14第十四頁，課件共有65頁第十四頁，課件共有65頁2.2電磁感應(yīng)2.2.2楞次定律和右手定則1．楞次定律內(nèi)容：閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，它所產(chǎn)生的磁場總是阻礙原電路中磁通的變化。應(yīng)用楞次定律可以確定感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。圖2.11楞次定律

15第十五頁，課件共有65頁第十五頁，課件共有65頁2.2電磁感應(yīng)2.2.2楞次定律和右手定則2．右手定則右手定則是確定導(dǎo)線切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢方向的簡便方法，其實(shí)質(zhì)是楞次定律的特殊情況。判斷方法：伸出右手，使拇指跟其余四指垂直，并且和手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，四指所指方向就是感應(yīng)電流的方向。如圖2.12所示。

圖2.12右手定則

16第十六頁，課件共有65頁第十六頁，課件共有65頁2.2電磁感應(yīng)2.2.2楞次定律和右手定則2．右手定則圖2.13切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流

17第十七頁，課件共有65頁第十七頁，課件共有65頁2.3磁路的基本概念1．磁路：通常由鐵心制成，而使磁通集中通過的回路，如圖2.17所示。圖2.17主磁通和漏磁通2．主磁通：鐵心中的磁通

。3．漏磁通：少量磁通通過周圍空氣構(gòu)成的回路（可忽略不計(jì)）。4．磁通

：線圈中電流有效值I與線圈匝數(shù)N的乘積稱為磁通勢，RM稱為磁阻。磁路歐姆定律

=IN/RM。注意：（1）磁阻

RM表示物質(zhì)對磁通具有的阻礙作用。不同物質(zhì)的磁阻不同。若鐵心中存在空氣隙，磁阻RM會(huì)增大許多。（2）磁路的歐姆定律只適用于鐵心非飽和狀態(tài)。18第十八頁，課件共有65頁第十八頁，課件共有65頁2.3磁路的基本概念5．磁路舉例：圖2.18幾種磁路實(shí)例19第十九頁，課件共有65頁第十九頁，課件共有65頁2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.1鐵磁性物質(zhì)磁化現(xiàn)象1．磁疇：鐵心自身有的自然磁性小區(qū)域。2．磁化：鐵心中的磁疇沿外磁場作定向排列，產(chǎn)生附加磁場的現(xiàn)象，如圖2.19（b）所示。圖2.19磁疇和鐵心的磁化

20第二十頁，課件共有65頁第二十頁，課件共有65頁2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.1鐵磁性物質(zhì)磁化現(xiàn)象

圖2.20磁化曲線

3．鐵磁材料：能被磁化的材料（例如：鐵、鈷、鎳以及它們的合金和氧化物）。4．鐵心的磁化過程可以用圖2.20描述。OA段：大部分磁疇的磁場沿外磁場方向排列，

與I成正比且增加率較大。AB段：所有磁疇的磁場最終都沿外磁場方向排列，鐵心磁場從未飽和狀態(tài)過渡到飽和狀態(tài)。B點(diǎn)以后：稱飽和狀態(tài)，鐵心的增磁作用已達(dá)到極限，同直線1。

21第二十一頁，課件共有65頁第二十一頁，課件共有65頁2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.2磁滯現(xiàn)象圖2.21?磁滯回線

1．磁滯：當(dāng)鐵心線圈通入交流電時(shí)，鐵心會(huì)隨交流電的變化而被反復(fù)磁化。在磁化過程中，由于磁疇本身存在“慣性”，使得磁通的變化滯后于電流的變化。2．磁滯回線：反復(fù)磁化形成的封閉曲線，如圖2.21所示。

3．磁滯損耗：鐵磁材料在磁化時(shí)，外磁場克服磁疇的“慣性”消耗的能量。磁滯損耗是引起鐵心發(fā)熱的原因之一。22第二十二頁，課件共有65頁第二十二頁，課件共有65頁2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.3鐵磁材料的分類及應(yīng)用鐵磁材料根據(jù)磁滯回線的形狀及其在工程上的應(yīng)用，可分為軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料三類。

1．不同材料的磁滯回線：如圖2.22所示。

圖2.22?不同材料的磁滯回線

23第二十三頁，課件共有65頁第二十三頁，課件共有65頁2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.3鐵磁材料的分類及應(yīng)用圖2.22?不同材料的磁滯回線

2．軟磁材料：磁滯損耗小的鐵磁材料，特點(diǎn)是磁滯回線狹長，面積小。3．硬磁材料：磁滯損耗大的鐵磁材料，特點(diǎn)是磁滯回線寬大，面積大。4．矩磁材料：磁滯回線接近矩形的鐵磁材料，特點(diǎn)是受較小的磁場的磁化就可以達(dá)到飽和，而去掉磁場后仍能保持飽和狀態(tài)。

24第二十四頁，課件共有65頁第二十四頁，課件共有65頁2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.4渦流1．渦流：交變的磁通穿過鐵心產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，因而會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，它圍繞磁感場線成旋渦狀流動(dòng)，如圖2.23（a）所示。2．渦流損耗：渦流在鐵心的電阻上引起的功率損耗。3．減少渦流損耗：常將鐵心分成許多彼此絕緣的薄片（硅鋼片），使鐵心中的電阻增大而渦流減少，這樣可以有效地減少渦流損耗，如圖2.23（b）所示。4．渦流的應(yīng)用：電磁爐圖2.23?渦流

25第二十五頁，課件共有65頁第二十五頁，課件共有65頁天然磁石

Fe3O4吸鐵性指南性人類認(rèn)識(shí)和使用最早的磁性材料第二十六頁，課件共有65頁第二十六頁，課件共有65頁司南指南車指南魚第二十七頁，課件共有65頁第二十七頁，課件共有65頁各種指南針掛件第二十八頁，課件共有65頁第二十八頁，課件共有65頁

永磁材料軟磁材料磁記錄材料特殊功能的磁性材料

磁彈性材料磁電阻材料磁制冷材料磁流體

新型磁性材料的分類：第二十九頁，課件共有65頁第二十九頁，課件共有65頁永磁材料在特定的空間內(nèi)提供一個(gè)磁場利用永磁材料的吸鐵性及指南性第三十頁，課件共有65頁第三十頁，課件共有65頁由于成本低廉，鐵氧體磁材有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，從電機(jī)、揚(yáng)聲器到玩具、工藝品，因而是目前應(yīng)用最廣的永磁材料。第三十一頁，課件共有65頁第三十一頁，課件共有65頁鋁鎳鈷的主要應(yīng)用領(lǐng)域：電子點(diǎn)火系統(tǒng)、電度表、伏安表、醫(yī)療儀器、工業(yè)電機(jī)、磁力簧片開關(guān)、發(fā)電機(jī)、手動(dòng)工具、自動(dòng)售貨機(jī)。

第三十二頁，課件共有65頁第三十二頁，課件共有65頁鐵鉻鈷變形永磁合金是由天津市天材科技發(fā)展有限公司

第三十三頁，課件共有65頁第三十三頁，課件共有65頁金壇市磁性材料有限公司生產(chǎn)永磁鐵氧體材料系列產(chǎn)品第三十四頁，課件共有65頁第三十四頁，課件共有65頁燒結(jié)NdFeB永磁材料表面處理分電鍍（Zn、Ni）、噴涂、電泳、磷酸鈍化等，產(chǎn)品具有強(qiáng)的耐腐蝕性。

第三十五頁，課件共有65頁第三十五頁，課件共有65頁用于手機(jī)、BB機(jī)振動(dòng)器的燒結(jié)NdFeB永磁材料

第三十六頁，課件共有65頁第三十六頁，課件共有65頁用于各種電機(jī)的燒結(jié)NdFeB磁瓦

第三十七頁，課件共有65頁第三十七頁，課件共有65頁用于核磁共振成像儀及磁選機(jī)等的燒結(jié)NdFeB永磁材料第三十八頁，課件共有65頁第三十八頁，課件共有65頁各種規(guī)格的環(huán)形燒結(jié)NdFeB永磁材料

外徑Ф3mm~Ф160mm；內(nèi)徑：Ф1mm~Ф140mm

第三十九頁，課件共有65頁第三十九頁，課件共有65頁各種規(guī)格的圓片形燒結(jié)NdFeB永磁材料尺寸范圍：外徑Ф2mm－Ф160mm；厚度：0.3mm－60mm第四十頁，課件共有65頁第四十頁，課件共有65頁各種未經(jīng)表面保護(hù)處理的燒結(jié)NdFeB永磁材料

第四十一頁，課件共有65頁第四十一頁，課件共有65頁噴涂處理的燒結(jié)NdFeB永磁體第四十二頁，課件共有65頁第四十二頁，課件共有65頁各種管狀燒結(jié)NdFeB永磁材料尺寸范圍：外徑Ф3mm~Ф160mm；內(nèi)徑：Ф1mm~Ф140mm第四十三頁，課件共有65頁第四十三頁，課件共有65頁圓柱形的燒結(jié)NdFeB永磁體第四十四頁，課件共有65頁第四十四頁，課件共有65頁軟磁材料例如對于變壓器，在線圈中加入磁芯后，將磁通限制在低磁阻的磁芯內(nèi)，用較小激勵(lì)電流，產(chǎn)生比沒有磁芯時(shí)大得多的磁通，這就大大減少了電磁元件的體積。因此，加磁芯的基本目的是為鏈合或耦合兩個(gè)或多個(gè)磁單元的磁通，提供容易通過的路徑，將磁源和磁“負(fù)載”連接起來，作為磁通“匯流條”，同時(shí)減少磁元件的體積。第四十五頁，課件共有65頁第四十五頁，課件共有65頁第四十六頁，課件共有65頁第四十六頁，課件共有65頁共模電感鐵芯

磁放大器鐵芯

漏電保護(hù)開關(guān)互感器鐵芯

大功率開關(guān)變壓器鐵芯

深圳市天為科技有限公司第四十七頁，課件共有65頁第四十七頁，課件共有65頁納米晶開氣隙恒電感

電流\電壓互感器用鐵芯

小型開關(guān)電源變壓器用環(huán)形鐵芯

非晶恒電感

第四十八頁，課件共有65頁第四十八頁，課件共有65頁

磁帶磁盤磁卡磁記錄媒體的分類：第四十九頁，課件共有65頁第四十九頁，課件共有65頁第五十頁，課件共有65頁第五十頁，課件共有65頁

磁帶結(jié)構(gòu)圖示

第五十一頁，課件共有65頁第五十一頁，課件共有65頁第五十二頁，課件共有65頁第五十二頁，課件共有65頁磁記錄介質(zhì)磁頭磁盤結(jié)構(gòu)第五十三頁，課件共有65頁第五十三頁，課件共有65頁4.4MbyteIBMRAMAC19552kbits/in250x24”diadisks

80Gbyte

SeagateUseries2001

32.6Gbits/in2

2x3.5”glassdisks第五十四頁，課件共有65頁第五十四頁，課件共有65頁第五十五頁，課件共有65頁第五十五頁，課件共有65頁特殊功能的磁性材料磁彈性材料磁電阻材料磁制冷材料磁流體第五十六頁，課件共有65頁第五十六頁，課件共有65頁磁彈性材料磁性材料在磁場的作用下形狀發(fā)生改變，具體表現(xiàn)可為長度上的伸長或縮短，體積上的膨脹和收縮磁彈性材料應(yīng)用模型第五十七頁，課件共有65頁第五十七頁，課件共有65頁GMR磁頭不僅在厚度上，而且在長度上

都在100納米以內(nèi)磁電阻材料磁性材料的電阻在磁場的作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象Magnetoresistance(MR)第五十八頁，課件共有65頁第五十八頁，課件共有65頁磁制冷材料磁制冷是一種以磁性材料為工質(zhì)的制冷技術(shù)，基本原理是借助磁制冷材料的磁熱效應(yīng)（magnetocaloriceffect）即磁制冷材料等溫磁化時(shí)向外界放出熱量，而等溫退磁時(shí)從外界吸取熱量，以達(dá)到制冷目的