电工基础、上磁场汇总

《电工基础》教案《电工基础》教案 - 1 - 教教 案案 首首 页页 授课班级 课题 授课方法 教学 目的 要求 授课日期授课老师 授课时数 作业布置 第三章第一部分 磁场 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。 教学 重点 难点 拟用教具 授 课 执 行 情 况 板书 设计 掌握全电流定律和磁路中的欧姆定律。 序号 1 2 3 4 5 6 7 内容 第一节电流的磁效应 第二节磁场的主要物理量 第三节磁场对电流的作用力 第四节铁磁性物质的磁化 第五节磁路的基本概念 习题和小结 本章总学时 学时 1 1 1 1 1 1 6 1 《电工基础》教案《电工基础》教案 - 2 - 第一节第一节电流的磁效应电流的磁效应 一、磁场 1．磁场磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场 传送的。磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2．磁场的性质磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。 3．磁场方向磁场方向：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。 2．特点特点 图 5-1 磁感线 图 5-2 条形磁铁的磁感线 (1) 磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。 (2) 磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N 极出来，绕到 S 极；在磁体内部， 磁感线的方向由 S 极指向 N 极。 (3) 任意两条磁感线不相交。 说明：磁感线是为研究问题方便人为引入的假想曲线，实际上并不存在。 图 5-2 所示为条形磁铁的磁感线的形状。 3．匀强磁场匀强磁场 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。 2 《电工基础》教案《电工基础》教案 - 3 - 三、电流的磁场 1． 电流的磁场电流的磁场 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。 环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：让右手弯曲的四指和环形电流 方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。 螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流 的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。 2．电流的磁效应电流的磁效应 电流的周围存在磁场的现象称为 电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本 质。 3 《电工基础》教案《电工基础》教案 - 4 - 第二节第二节磁场的主要物理量磁场的主要物理量 一、磁感应强度 磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力F 与电流 I 和导线长度 l 的乘积 Il 的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度B B。即 F B  Il 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。在国际单位制中，磁感应强 度的单位是：特斯拉(T)。 用磁感线可形象的描述磁感应强度B B 的大小， B B 较大的地方， 磁场较强， 磁感线较密； B B 较小的地方， 磁场较弱， 磁感线较稀； 磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B B 的方向。 匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。 二、磁通 在磁感应强度为 B B 的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直， 面积为 S 的平面，则 B B 与 S 的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通。即  = BS 磁通的国际单位是韦伯(Wb)。 由磁通的定义式，可得 S 即磁感应强度B可看作是通过单位面积的磁通， 因此磁感应强度B也常叫做磁通密度， 并用 Wb/m2作单位。 B   三、磁导率 1．磁导率磁导率 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。 4 《电工基础》教案《电工基础》教案 - 5 - 真空中的磁导率是一个常数，用0表示 0= 4  107 H/m 2．相对磁导率相对磁导率 r 为便于对各种物质的导磁性能进行比较， 以真空磁导率0为基准， 将其他物质的磁导 率与0比较，其比值叫相对磁导率，用r表示，即  r   0 根据相对磁导率r的大小，可将物质分为三类： (1) 顺磁性物质： r 略大于 1，如空气、氧、锡、铝、铅等物质都是顺磁性物质。在 磁场中放置顺磁性物质，磁感应强度B 略有增加。 (2) 反磁性物质： r 略小于 1，如氢、铜、石墨、银、锌等物质都是反磁性物质，又 叫做抗磁性物质。在磁场中放置反磁性物质，磁感应强度B 略有减小。 (3) 铁磁性物质：r 1，且不是常数，如铁、钢、铸铁、镍、钴等物质都是铁磁性 物质。在磁场中放入铁磁性物质，可使磁感应强度B 增加几千甚至几万倍。 表 5-1 列出了几种常用的铁磁性物质的相对磁导率。 表 5-1 几种常用铁磁性物质的相对磁导率 材料 钴 未经退火的铸铁 已经退火的铸铁 镍 软钢 相对磁导率 174 240 620 1120 2180 材料 已经退火的铁 变压器钢片 相对磁导率 7000 7500 12 950 60 000 115 000 在真空中熔化的电解铁 镍铁合金 “C”型玻莫合金 四、磁场强度 在各向同性的媒介质中，某点的磁感应强度B 与磁导率之比称为该点的磁场强度， 记做 H。即 B H   B H 0 r H 磁场强度 H 也是矢量，其方向与磁感应强度B 同向，国际单位是：安培/米(A/m)。 必须注意：磁场中各点的磁场强度H 的大小只与产生磁场的电流I 的大小和导体的形 状有关，与磁介质的性质无关。 5 《电工基础》教案《电工基础》教案 - 6 - 第三节第三节磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力 一、磁场对直线电流的作用力 1．安培力的大小安培力的大小 磁场对放在其中的通电直导线有力的作用，这个力称为安培力。 (1) 当电流 I 的方向与磁感应强度B 垂直时，导线受安培力最大，根据磁感应强度 F B  Il 可得 F  BIl (2) 当电流 I 的方向与磁感应强度B 平行时，导线不受安培力作用。 (3) 如图 5-3 所示，当电流 I 的方向与磁感应强度 B 之间有一定夹角时，可将 B 分解 为两个