5.9集肤效应、涡流、邻近效应及电磁屏蔽

4.变压器的几个参数 4.变压器的几个参数 （1）额定电压U1N和U2N 一次侧绕组的额定电压是指加 ）额定电压U 在一次侧绕组上的正常工作电压值。它是根据变压器的 绝缘强度和允许发热等条件规定的。二次侧绕组的额定 电压是指变压器在空载时，一次策绕组加上额定电压后， 二次绕组两端的电压值。
（2）额定容量SN是指电压器在额定工作状态下 ）额定容量S 二次侧的视在功率，单位为KVA。 二次侧的视在功率，单位为KVA。 单相变压器的额定容量：S 单相变压器的额定容量：SN = U2N I2N / 1000(KVA) 三相变压器的额定容量: 三相变压器的额定容量: S N = 3U 2 N I 2 N /1000( KVA)
'
2 1 2 2
2
2 1 2 2
RL = n RL
' 2
接在二次绕组的负载阻抗对一次侧的影响， 可以用一个接于一次绕组的等效阻抗来代 替，等效阻抗等于的倍
上试表明，负载RL 接在变压器的二次侧上，从电源 中获取的功率和负载 RL ' = n 2 RL 直接接在电源上所获取的功率是 RL ' 是 RL 在变压器一次侧中 完全相同的。也就是说， 的交流效电阻。变压器的这种特性常用于电子电路 中的阻抗匹配，使负载获得最大功率。
图5.7 变压器空载运行示意图
设一次、二次绕组的匝数分别为，N1，N2，，变压 设一次、二次绕组的匝数分别为，N1，N2，，变压 器起降压作用，称为降压变压器。反之，N2，N1，， 器起降压作用，称为降压变压器。反之，N2，N1，， 称为升压变压器
由于一次侧. 由于一次侧.二次侧绕 组同受主磁通作用， 所以在两个绕组中产 生的感应电动势e1和 生的感应电动势e1和 e2的频率与电源频率 e2的频率与电源频率 相同。若主磁通时间 的变化率为∆ 的变化率为∆φ/Δt， 则由电磁感应定律可 得

高电压大电流的架空电力线路通常使用钢芯铝绞线，这样能使铝质部分的工作部分温度降低，减低电阻率，并且由于趋肤效应，电阻率较大的钢芯上承载极少的电流，因而无关紧要。
还有将实心导线换成空心导线管，中间补上绝缘材料的方法，这样可以减轻导线的重量。
临近效应
是指当两条（或两条以上）的导电体彼此距离较近时，由于一条导线中电流产生的磁场导致临近的其他导体上的电流不是均匀地流过导体截面，而是偏向一边的现象。
趋肤效应最早在贺拉斯·兰姆1883年的一份论文中提及，只限于球壳状的导体。1885年，奥利弗·赫维赛德将其推广到任何形状的导体。
是指导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀的一种现象。
定义
随着与导体表面的距离逐渐增加，导体内的电流密度呈指数递减，即导体内的电流会集中在导体的表面。从与电流方向垂直的横切面来看，导体的中心部分电流强度基本为零，即几乎没有电流流过，只在导体边缘的部分会有电流。
置于随时间变化的磁场中的导体内，也会产生涡流，如变压器的铁心，其中有随时间变化的磁通，它在副边产生感应电动势，同时也在铁心中产生感应电动势，从而产生涡流。这些涡流使铁心发热，消耗电能，这是不希望有的。但在感应加热装置中，利用涡流可对金属工件进行热处理。
大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，都要产生感应电动势，形成涡流，引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗，常将铁心用许多铁磁导体薄片( 例如硅钢片 )叠成，这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。
涡流

05
电磁屏蔽
定义与原理
电磁屏蔽定义
电磁屏蔽是指通过特定的材料或结构 ，将电磁波限定在某一区域内，防止 其向外传播或干扰其他设备的技术。
屏蔽原理
电磁屏蔽主要利用屏蔽材料对电磁波 的反射、吸收和引导作用，使电磁波 在屏蔽材料内部产生衰减，从而达到 屏蔽的效果。
屏蔽材料与技术
屏蔽材料
常用的电磁屏蔽材料包括金属、导电高分子、碳材料等。金属具有良好的导电性和反射性能，是电磁 屏蔽的首选材料；导电高分子和碳材料则具有轻质、易加工等优点，适用于特定场合。
对电磁波的屏蔽作用。这种方法被广泛应用于电子设备中的电磁屏蔽设
计。
03
涡流检测
集肤效应还可以应用于涡流检测中。当交变磁场作用于导体时，会在导
体内部产生涡流。通过测量涡流引起的磁场变化，可以实现对导体缺陷、
裂纹等缺陷的检测。
03
涡流
定义与原理
涡流定义
当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个导体中会产生感应 电流，这种感应电流像水的旋涡一样，被称为涡流。
影响因素
导体间距
导体之间的距离越近，邻近效应越明显。当两个 导体紧密接触时，邻近效应将达到最大值。
电流大小
导体中的电流越大，产生的磁场越强，从而邻近 效应也越明显。
导体形状和尺寸
导体的形状和尺寸会影响其内部和外部磁场的分 布，从而影响邻近效应的大小。
应用场景
电力传输
在电力传输系统中，邻近效应可能导致电线之间的能量损失和干扰。为了减小这种影响， 可以采取增加电线间距、使用绞线等措施。
蔽效果，如电磁屏蔽室、电磁屏蔽材料等。
04
邻近效应
定义与原理
定义
邻近效应是指当两个导体彼此接近时，一个导体中的电流会 在另一个导体中产生感应电流，从而导致两个导体之间存在 相互作用的现象。

电磁场1、麦克斯韦方程包括全电流定律、电磁感应定律、磁通连续定律、高斯定律。

其中全电流定律表明传导电流和变化的电场都能产生磁场；电磁感应定律表明电荷和变化的磁场都能产生电场；磁通连续定律表明恒定磁场是一个无源无散场，磁场中任一闭合面均不发出也不终B线，B线是连续的、无头无尾的闭合曲线；高斯定律表明电荷以发散的方式产生电场。

2、霍尔效应是什么？什么是罗果夫斯基线圈？霍尔效应是指在磁场中的载流导体上出现横向电势差的现象。

罗果夫斯基线圈是一种利用电磁感应原理和全电流定律，测量大冲击电流（几十kA到几百kA）或冲击电流的时间变化率的装置。

3、坡印亭矢量？坡印亭矢量是电场强度和磁场强度的叉积，其方向表示能量流动的方向，大小表示单位时间内穿出单位垂直面积的能量。

单位是瓦每平方米。

坡印亭定理是电磁场中的能量守恒定理，其表示能量向外的传输等于储能的减少、功率的消耗和电源的供能的代数和。

4、自由电荷和束缚电荷的区别，电介质极化和导体静电感应的区别？自由电荷是指导体中的自由电子（金属中）、离子（气体或液体中）等在受到电场力时可以自由运动的电荷。

束缚电荷是指电介质中被原子内力、分子内力或分子间束缚着的带电粒子，它们在电场力的作用下可以有微小的移动，但不能离开分子的范围。

电介质的极化是指在外加电场中电介质的分子或原子形成电偶极子，在电介质的表面出现正和负束缚电荷的现象。

极化后，束缚电荷在电介质中所建立的电场一般可以减弱外加电场。

导体的静电感应是指在外加电场中导体的自由电荷移动，积累在导体表面并建立电场，直至其表面电荷建立的电场与外加电场在导体中处处相抵为止的现象。

由于有静电感应，静电场中的导体内部无电荷，电荷只能分布在导体表面；导体内处处电场强度为零；导体表面附近场强与表面垂直；导体为一等势体，导体表面为等势面。

5、静电屏蔽电磁屏蔽静磁屏蔽的区别静电屏蔽是利用静电平衡时导体内部的场强为零这一规律制成的可以屏蔽电场的屏蔽装置。