电路及磁路练习课件

2、如图2所示，当开关S闭合时，发现电流表指针偏转，电压表指针不动。该电路的故 障可A能. 灯是L：2（的接线）短路 B. 灯L1的接线短路 C. 灯L1的灯丝断了 D. 灯L2的灯丝断
了
图1
图2
4. 为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造制作了一台简
易电动机如图所示。他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连用
5、开关闭合后磁感线的形状如图所示，请在图中标出 磁铁A的磁极和磁感线的方向。
（5月4日）如图，电路中除了有一根导线是断的，其余器材均完好，灯L1电 阻为10Ω，灯L2电阻为5Ω，电源由两节新的蓄电池组成（4V），为查出断的 导线，小刚采用下列方法：将电表的正接线柱与电源的正极a相连，再将电表 的负接线柱分别与L1的b接线柱和L2的c接线柱相连. （1）操作前，小刚选用电表应是下列哪个？ ( ) 甲．量程为3V的电压表 乙．量程为15V的电压表 丙量程为0.6A的电流表
漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆
皮，另一端只刮去半周漆皮将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方闭合开
关，用于轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来
(1)要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是： 、 ；(写出两
点)
(2)开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是： 、 (写出两点)
（1）小明分析得出：闭合电路中的部分导体在磁场里做
时，导体中就会
产生感应电流（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方
向与________________________有关．
（3）比较实验2和6（或3和7）可知：
．
（4）此实验的研究方法有 法和 法．在此实验的过程中是 能转化

电工学课件第6章磁路与 铁心线圈电路
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特 性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方 法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它 对于指定的磁场强度和磁通量起 着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产 生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场 总量，它和磁场强度、磁路面积 以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势 法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化 率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强 度、线圈电流和外加磁场的关 系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路 的总磁感应强度等于通过该回 路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通 量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁 场强度，与磁导率和磁场强度 有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象 带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。

Φ=BS 磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数，磁感应强度 B在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的 磁通，故又称磁通密度。磁通的国际单位为韦伯（Wb）.
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路

s t s t

s t
第十一章
线性电路过渡过程的复频域分析
a t s t ( s a ) t ( s a ) t
（2）指数函数 f (t ) eat
e 1 F ( s ) L [( ft ) ] e e d t e d t 解： 0 0 路过渡过程的复频域分析
11.1 拉普拉斯变换
一 拉氏正变换定义 设函数 f ( t ) 当 t 0 时有定义，则其拉氏变换定义为
F(s) f (t)e d t
st 0
d e f

s j 复变量（ H ） Z
原函数
象函数
通常表示为： Fs ( ) L [f() t]
第十一章
线性电路过渡过程的复频域分析
三 积分定理
[f() t ] Fs ( ) ，则 设：L
Fs () L [ f ( ) d ] 0 s
t
1 [sin( t)] 。 例：利用 L[e ] ，求 L sa 1 j j t in ( t) ( e t e ) 解：由于 s 2 j
0 值不同，
第十一章
线性电路过渡过程的复频域分析
11.3 用部分分式法进行拉氏反变换
拉氏反变换可以根据定义式求解；也可以查表，直接写出 原函数。但多数情况下，象函数不能直接从表上查到。 在集总参数电路中，响应的象函数往往是 s 的有理分式， 若将其展开成部分分式的形式，就能比较容易地求出其象函数 了，这种方法称为部分分式法。
第十一章 线性电路过渡过程的复频域分析
内容提要
1.拉普拉斯变换和反变换的计算方法及有关的 一些性质。 2. KCL、KVL、元件VCR的复频域形式及复频域 模型 。 3.线性电路的复频域解法 。 4.网络函数的定义及其与冲激响应的关系。

从始端A、B、C端引出的三根导线 称为端线（又称火线）。
第五章 三相电路
线电压：端点A、B、C之间的电压称为线电压,线电
压的参考方向用双下标表示，并习惯上按相
序的次序排列，记为
•
•
•
UAB、 UBC、 UCA
，线电
压的有效值用U l 表示。
相电压：端点与中性点之
间的电压。相电
压的参考方向也
用双下标表示，
可得线电压为：
•
•
UABUp0Up120 3Up30 3UA30
•
•
UBCUp120Up120 3Up90 3UB30
•
•
UCAUp120Up0 3Up150 3UC30
第五章 三相电路 ◆ 结论：
（1）在星形连接中，当相电压对称时， 线电压也是对称的；
（2）线电压有效值是相电压有效值的 3 倍， 即 Ul 3Up ；
（3）线电压超前于对应的（先行相的）相电压 3 0 。
上述线电压和相电压之间 的关系也可以用位形图求出 ：
注意：位形图的方向为电位升 的方向，所以表示电位 降要逆着字母顺序的方 向。
第五章 三相电路 相电流：流过电源每一相的电流，相电流的有效值为Ip 。 线电流：流过端线的电流，线电流的有效值为Il 。
第五章 三相电路
目前，世界各国的电力系统中电能的产生，传 输和供电方式绝大多数都采用三相制。
◆ 三相制是由三个频率相同、波形相同但相位不 同的交流电源组成的三相供电系统。只有一个交流 电源供电的系统称为单相制。与单相制相比，三相 制有许多优点。
◆ 三相电路是由三相电源，三相负载和三相输电 线路三部分组成。三相电路可看成是复杂电路的一 种特殊类型，因此前述的有关正弦电流电路的基本 理论、基本定律和分析方法完全适用于三相正弦电 流电路，但三相电路又有其自身的特点。

5.4 变压器 图5-17 油浸式三相电力变压器的外形结构
5.5 特殊变压器 5.5.1 自耦变压器：是一次绕组和二次绕组在同一个绕组上的 变压器。一、二次绕组没有直接的电的联系，而自耦变压器一、 二次绕组有直接的电的联系，它的低压绕组就是高压绕组的一 部分，如图5-18所示。
图5-18 自耦变压器原理图
磁路与变压器
5.1 磁场的基本物理量 5.2 磁路 5.3 铁磁材料 5.4 变压器 5.5 特殊变压器
『情境链接』 硬盘存储器中的磁记录技术
硬盘存储器是利用磁记录技术进行数据存储的存储器。 读/写磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要 和最关键的一环。
在计算机中，电脉冲信号被转化为磁信号，读/写磁头上 的电磁铁能把置于硬盘上的磁性金属微粒吸到不同的位置， 磁铁的南北极分别对应二进制数的1 和 0，从而在硬盘上 记录数据。这个过程也是可逆的，硬盘上记录的数据（磁 信号）又可以被转化成电脉冲信号，从而读取数据,如图51所示。
图5-20 电压互感器工作原理图
5.5 特殊变压器 1.电压互感器：是用于测量交流高电压的一个降压变压器，图 5-22是电压互感器的工作原理图。
图5-21 各种电压互感器
5.5 特殊变压器 2.电流互感器：是一种将大电流变换为小电流的变压器，图5感器原理图
图5-2 变压器及电动机中的磁路
5.3 铁磁材料 5.3.1 铁磁物质的磁化
自然界的物质按导磁性能可以分为两大类：一类为铁磁材 料，如铁、钢、镍、钴等，这类材料的导磁性能好；另一类为 非铁磁材料，如铜、铝、纸、空气等，此类材料的导磁性能差。
图5-3 铁磁材料的磁化
5.3 铁磁材料
『情境链接』
麦斯纳效应与磁悬浮列车

变化的次数，周期表示交流电简谐
= 2f =
2 T
量完成一次变化所需要的时间。
13
2. 峰值和有效值 振幅在交流电中常称为峰值，就是0、I0和U0， 表示交流电简谐量随时间变化的最大幅度。
一般用有效值量度交流电的大小或强弱。
交流电通过某电阻在一周期内产生焦耳热，与某
恒定电流通过同电阻在相同时间内产生的焦耳热相
等，恒定电流的量值就是该交流电的有效值。
交流电在dt内焦耳热 dQ=i 2Rd t=(RI02cos2t)dt ,
一个周期内产生的焦耳热为
Q
dQ
0
T
( RI 0 cos t ) d t
2 2
1 2
RI 0 T
14
2
按照有效值的定义
I 1 2
RI T
2
1 2
RI 0 T
2
S
j dS 0
上式积分只有在导体与S截面上才不为零，而 在导体与S截面上对电流密度的积分正是该支路上 的电流, 于是可得基尔霍夫第一定律
4
列基尔霍夫第一方程组遵循的约定： 1. 对各支路的电流及其方向作出假设，假设的
电流方向作为该支路电流的标定方向；
2. 根据电流的标定方向，从节点流出的电流前
27
例1：角频率为1.8103 rads-1 的交流电压加在RC 串联电路的两端，电压峰值50V，R= 1.0102 ， C=4.5F。求总电流的峰值、电路的阻抗以及电流 与电压的相位差。 u ～ 解：在串联电路中，各点的电流瞬 时值相同，用I0表示总电流的峰值
R
C
电路的阻抗为
Z
eL L
di dt
相当电路存在两个电源，u (t) + eL = iR .

判断直线电流周围磁场方向与电流方 向的关系的具体做法：右手握住直导 线，大拇指指向电流方向，四指曲折 的方向即磁场方向。如图所示。
牛刀小试
下列四幅图，通电螺线管的N、S极标注正确的是（A）
A
B
C
D
三、影响电磁铁磁性 强弱的因素
电磁铁：在螺线管中插入一个铁芯就成为电磁铁， 如图所示。铁芯在磁场中被磁化，能使螺线管的 磁性大大增强。
注意事项 ①实验时要让导线和小磁针均处于南北方向，因为通 电前小磁针静止时南北指向，便于比较通电前后小磁 针的偏转情况。 ②为使实验现象更明显，实验时是采用短路的方法获 得瞬间较大的电流的，所以导线通电时间要短。
2.直线电流的磁场
实验 在有机玻璃上穿一个孔，将一条直导线垂直穿过小孔， 在玻璃板上均匀地撒上铁屑。给直导线通电后，轻敲 玻璃板，视察铁屑的散布。
第1章 电与磁
第2节 电生磁
一、直线电流的磁场
1.奥斯特实验
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了 电流的磁现象：导体中有电流通过时， 其周围空间会产生磁场，这种现象叫 电流的磁效应。奥斯特实验是第一个 揭示电和磁之间联系的实验，实验说 明电现象与磁现象不是各自孤立的， 而是有着密切联系的。
实验一 触接
实验：探究通电螺线管的磁场特点
实验过程
（1）在螺线管的两端各放一个小
磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁
屑。通电后视察小磁针的指向，轻
敲纸板，视察铁屑的排列情况。
（2）改变电流方向，再次轻敲纸
板，视察铁屑的排列情况和小磁针
的指向。
实验现象 （1）通电后，视察到放在左端的小磁针的N极与通电 螺线管的左端相互吸引，右端的小磁针的S极与通电 螺线管的右端相互吸引，说明通电螺线管的两端的极 性不同，根据磁极间相互作用的规律可知，通电螺线 管的左端为S极，右端为N极。同时发现，铁屑有规则 地排列，其排列情况与铁屑在磁针的指向产生改变， 铁屑的排列情况仍与条形磁体磁场中的铁屑类似。 实验结论

（2）电流的正负规定。若电流流向与积分回路的绕 向满足右手螺旋关系，则电流取正值；反之取负值。
（3）∮lB·dl与电流分布有关，但路径上的磁 感应强度B仍是闭合路径内外电流的合贡献。
任务一 认识安培环路定律
（4）闭合回路包围的电流是指穿过以闭合回路为边 界的任一曲面的电流，该定律在电磁理论中很重要。
任务二 认识磁路与磁路定律
2）互感 一个回路中的电流发生变化，在邻近的另一回路中产生感生 电动势的现象称为互感。互感电动势是变化的电流产生的。互感 电动势与线圈电流变化快慢有关；与两个线圈结构及它们之间的 相对位置和磁介质的分布有关。线圈互感现象如图7-13所示。
图7-13 线圈互感现象
任务二 认识磁路与磁路定律
I1在I2电流回路中所产生的磁通量为 Φ21=M21I1 I2在I1电流回路中所产生的磁通量为 Φ12=M12I2 根据式（7-6）、式（7-7）和式（7-8）可得，互感线圈产生 的互感电动势的大小为 ε21=－dψ21/dt=－Mdi1/dt（7-9） ε12=－dψ12/dt=－Mdi2/dt（7-10）
实践操作 验证环形线圈电流与直导体中的感应电动势 （3）将一根直导线AB置于磁场中，并将该导线与测量电流
的电流表相连，如图7-11所示，按照导线AB运动情况，将观察 结果记录于表7-1中。
图7-11 直导线中感应电动势方向判断
实践操作 验证环形线圈电流与直导体中的感应电动势 表7-1 直导线中感应电动势方向判断测试记录表
2.磁场的基本物理量
1）磁感应强度 描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度（又称磁通 密度），用字母B 表示。 为了形象地描绘磁场，往往采用磁感应线（常称为磁力线 ）。磁力线是无头无尾的闭合曲线，图7-3所示为直线电流及螺 线管电流产生的磁力线。磁力线的方向与产生它的电流方向满足 右手螺旋关系。