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电工电子技术基础. 楚州职业教育中心校. 二 00 八年五月. 知识模块五 电磁场基本定律. 一、目的要求 ( 1 )熟悉磁的基本知识。 ( 2 )熟悉铁磁材料的磁性能。 ( 3 )了解磁路欧姆定律。 ( 4 )掌握磁场对电流的作用及电磁感应定律。 二、教学节奏与方式. 一、磁的基本知识. 1 、磁体与磁极: 磁体:具有磁性的物体。 磁极:磁体上磁性最强的部位。常用 N 表示北极, S 表示南极 2 、 磁场 磁场:存在于磁体周围的一种特殊物质。它看不见,摸不着,但客观存在。如地球就是一个大磁体 3 、磁场力 磁场力:两磁体磁极间的相互作用力。
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电工电子技术基础 楚州职业教育中心校 二00八年五月
知识模块五 电磁场基本定律 一、目的要求 (1)熟悉磁的基本知识。 (2)熟悉铁磁材料的磁性能。 (3)了解磁路欧姆定律。 (4)掌握磁场对电流的作用及电磁感应定律。 二、教学节奏与方式
一、磁的基本知识 1、磁体与磁极: 磁体:具有磁性的物体。 磁极:磁体上磁性最强的部位。常用N表示北极,S表示南极 2、磁场 磁场:存在于磁体周围的一种特殊物质。它看不见,摸不着,但客观存在。如地球就是一个大磁体 3、磁场力 磁场力:两磁体磁极间的相互作用力。 遵循规律:同性相斥,异性相吸 4、磁力线 磁力线:它是一些互不交叉的闭合曲线。在磁体外部,由N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极 5、匀强磁场 匀强磁场:磁力线分布疏密均匀且相互平行、方向相同的区域
二、铁磁材料的磁性能 1、磁化:使原来没有磁性的物质具有磁性的过程 2、磁化曲线 :铁磁材料的磁化特性曲线,常用B-H表示 (B— 磁场中某点的磁感应强度;H— 磁场强度)
3、磁滞回线 磁滞:铁磁材料在反复磁化过程中,B的变化总是滞后于H的变化的现象。 磁滞回线:形成以原点O对称的闭合曲线,其面积越大,磁滞损耗就越大
三、磁路欧姆定律 (一)基本物理量 1、磁感应强度B B—导体所处磁场的磁感应强度(T); F—与磁场垂直的通电导体受到的力(N) I—导体中的电流强度(A); L—通电导体在磁场中的有效长度(m) = BS 2、磁通 B——匀强磁场的磁感应强度(T); S——与匀强磁场B垂直的某一截面面积(m2) r = /0 = 0·r 3、磁导率
4、磁场强度H H = B/ = B/0r [单位:亨利(H)] 其中: B——磁场中某点的磁感应强度(T); ——磁场中介质的磁导率(H/m) [例5-1] 在某一匀强磁场中,若使某一垂直于磁场方向放置的长度为0.5m的导线受到15N的磁场力,此时导线中流过的电流为10A,试问匀强磁场的磁感应强度B应为多大时能满足条件。 解:根据磁感应强度定义式,有图5-1
[例5-2] 如图5-1所示,矩形磁极板长度为50cm,宽度为40cm,磁感应强度B为0.4T,求穿过矩形面积的磁通。 解:矩形面积S = ab = 50 ×10−2×40 ×10−2= 0.2 m2 由磁通定义式 = BS,得 = 0.4×0.2 = 0.08Wb (二)常见的铁磁性材料的相对磁导率
(三)磁路定律 磁路定律:闭合磁路的磁动势等于各段磁路上的磁位降之和 (四)磁场对电流的作用 1.电流产生磁场 安培定则:右手握住通电直导线,让拇指的指向为电流的方向,则弯曲四指的环绕方向为磁场方向 右手握住螺旋管,让弯曲四指的指向同电流方向一致,则拇指的指向为磁场方向
2.磁场对电流的作用 磁场力方向判断 (左手定则)伸出左手,使拇指垂直其余四指,让磁力线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,则拇指的指向为通电导体的受力方向 F = BILsin
[例5-3] 如图5-3所示,匀强磁场的磁感应强度为0.2T,其中放入一个矩形线圈,匝数为30,通电电流为5A,线圈长40cm,宽30cm。求:①当磁感应强度方向与线圈平面平行时,线圈产生的力偶矩。②当磁感应强度与线圈平面垂直时,线圈产生的力偶矩。③当磁感应强度方向与线圈平面夹角为30°时,线圈产生的力偶矩。
解:①当磁感应强度方向与线圈平面平行时, M = nBIS = 30 × 0.2 × 5 × 0.4 × 0.3 = 3.6 N·m ②当磁感应强度与线圈平面垂直时,M = 0。 ③当磁感应强度方向与线圈平面夹角为30°时, M = n BIS sin = 30 × 0.2 × 5 × 0.4 × 0.3 × 0.5 = 1.8N·m
五、电磁感应定律 1.电磁感应现象 利用磁场的变化产生电流的现象叫做电磁感应现象。产生的电流叫做感应电流。 只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,产生感应电动势,线圈闭合就会产生电流。
2.电磁感应定律 ① 条形磁铁的插入与拔出速度越快,电流表偏转角度越大,产生感应电动势越大; ② 条形磁铁的插入与拔出速度越慢,电流表偏转角度越小,产生感应电动势越小。 线圈中感应电动势的大小与通过线圈的磁通的变化率成正比。 对于单匝线圈,其感应电动势 对于多匝线圈(如n匝),其感应电动势
[例5-4] 如图5-5所示,矩形线圈平面垂直于磁力线,其面积为6cm2,共有40匝。试问若线圈在0.03s内从B = 1.25T的匀强磁场中移出,在线圈两端会产生多大的感应电动势? 解:在0.03s内,穿过矩形线圈的磁通由 , , 变成 1.25 × 6 × 10− 4 = 7.5 × 10− 4Wb 根据法拉第电磁感应定律,得 =
课后练习 P40(1)(2)(3)(4)(5)