电工基础-磁场

第一章 磁路和电路基础知识电路是由电气元件和设备组成的总体。

它提供了电流通过的途径，进行能量的转换、 电能的传输和分配，以及信号的处理等。

例如，发电机将机械能转换为电能：电动机将电 能转换成机械能：变压器和配电线路把电能分配给各用电设备：电子放大器或磁放大器可 把所施加的信号经过处理后输出。

一台大型工程机械的电路是由若干简单电路组成的。

因此，掌握简单电路的规律、特 点和分析方法是学懂整机电路并指导实践的必要基础。

为了满足初学电工者的要求和节省 查阅参考书的时间，本章对大型工程机械电路中必要的磁路和电路基础知识有重点地作了 介绍。

1.1 磁路和磁化电和磁是紧密相关的，电流能产生磁场，而变动的磁场或导体切割磁力线又会产生电 动势。

初学电工者往往只注意电而不重视磁。

其实在很多情况下没有磁路知识是不可能学 懂电路的，例如电机、变压器、互感器、接触器和磁放大器等的工作原理都与磁密切相关。

图1.1是一个均匀密绕的空心环形线圈，匝数为 。

当电流I 通过线圈时，在环形线圈内就产生磁场。

环内磁力线是一些以o 为圆心的同心圆，其方向可用右手螺旋定则确定。

磁力线通过的路径称为磁路，环形线圈的磁路是线圈所包围的圆环。

图1.1 环形线圈(一)磁感应强度描述某点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度。

它不但有大小而且有方向，是一个矢量。

它的方向与该点的磁力线方向一致。

环形线圈内中心线上P 点的磁感应强度lIw r Iw B μπμ==2 （1.1） 式中 μ --表征磁路介质对磁场影响的 物理量，叫做导磁率： r --P 点到圆心的距离：l --磁路的平均长度。

（二）磁通为了描述磁路某一截面上的磁场情况，把该截面上的磁感应强度平均值与垂直于磁感应强度方向的面积s 的乘积称为通过这块面积的磁通，即Bs =φ （1.2）（三）磁场强度为了排除介质对磁场的影响，使计算更加方便，引入磁场强度这个物理量，其定义是μB H =（1.3）环形线圈中P 点的磁场强度为 lIw BH ==μ （1.4） （四）磁势环形线圈中的磁通是因为在w 匝的线圈中通过电流I 而产生的，所以仿照电路中电势的意义把w 与I 的乘积称为磁势[]Iw F = （1.5）(五)磁阻描述磁路对磁通阻碍作用大小的物理量称为磁阻。

2012—2013学年度下期考试电子一班《电工基础》试题姓名（90分钟完卷）一、填空题（每空1分，共计32分）1、磁极间具有相互作用力，即同名磁极，异名磁极。

2、凡是能吸引等物质的性质成为磁性，具有磁性的物质叫做。

3、磁感应线是一组的闭合曲线，在磁体外部由极指向极，在磁体内部由极指向极。

4、奥斯特发现的周围存在磁场，它一般分产生的磁场和产生的磁场。

5、通电线圈产生的磁场方向，不但与有关，而且还与有关。

6、磁感应强度是个量，它的方向是小磁针在该点静止时极的方向。

7、左手定则的内容：伸平左手，使拇指与四指，让磁感应线穿过手心，四指指向_________________方向，则拇指所指的方向就是方向。

8．B、Φ、μ、H为描述磁场的四个主要物理量。

（1）磁感应强度B是描述磁场的物理量，当通电导线与磁场方向垂直时，其大小为。

磁感应强度B的单位为（2）在匀强磁场中，通过与磁感线方向垂直的某一截面的磁感线的总数，叫做穿过这个面的磁通，即Φ=（3）磁导率μ是用来表示媒介质的物理量，此值越大，说明导磁性能越好。

任一媒介质的磁导率与真空磁导率的比值叫做相对磁导率，即µr= （4）磁场强度为9、感应电流的方向，总是使感应电流的磁场________引起感应电流的 ______的变化，叫做楞次定律。

即若线圈中磁通 __ ___时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，若线圈中磁通 __________时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

10、空心线圈的电感是线性的，而铁心线圈的电感是的，其电感大小随电流的变化而。

二、判断题（每小题1分，共计25分）1、磁体具有两个磁极，一个是N极，另一个是S极，若把磁体断成两段，则一段为N极，另一段为S极。

（）2、地球是一个大磁体，地球的北极附近是地磁体的N极。

（）3、磁感应线是一系列假想的有向曲线，它始于N极。

（）4、垂直于纸面的磁感应线用符号：“.”。

（）5、电流和磁场密不可分，磁场总是伴随着电流而存在，而电流永远被磁场所包围。

江苏省XY中等专业学校2021-2022-2教案编号：
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2．特点
(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
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。

图5-2条形磁铁的磁感线
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三、电流的磁场
1．直线电流的磁场
电流的方向与它的磁感线方向之间的关系用安培定则判定
例：
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。

2．环形电流的磁场
电流方向与磁感线方向之间的关系，用安培定则判定。

例：
环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：用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。

3．通电螺线管的磁场
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。

一、填空题1. 任何磁体都有2个磁极,分别叫极和极。

2．当两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用力：同名磁极相互，异名磁极相互。

3．磁感线的方向定义为：在磁体外部由指向，在磁体内部由指向。

4．电流所产生磁场的方向可用定则来判断。

5．通常把通电导体在磁场中受到的力称为，通电直导体在磁场内的受力方向可用定则来判断。

6．描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量称为，用符号表示，单位为；描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量称为，用符号表示，单位为。

7．磁路中的磁通、磁动势和磁阻之间的关系，可用磁路欧姆定律来表示，其公式为。

8．两条相距较近且相互平行的直导线，当通以相同方向的电流时，它们；当通以相反方向的电流时，它们。

9．把一段通电导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向时，导线所受到的电磁力最大，此时电磁力的计算公式为；当电流方向与磁场方向时，导线所受到的电磁力最小。

10. 磁场产生的现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流，产生感应电流的电动势称为。

11．法拉第电磁感应定律指出：线圈中感应电动势的计算公式为。

12.变压器是根据原理工作的，主要结构是和。

13.所谓变压器的空载运行是指变压器的一次侧（），二次侧（）的运行方式。

二、选择题1. 磁感线上任一点的（）方向，就是该点的磁场方向。

A、指向N极B、切线C、直线D、指向S极2. 空心线圈被插入铁心后（）。

A、磁性将大大增强B、磁性将减弱C、磁性基本不变D、不能确定3. 用来表示媒介质导磁性能的物理量称为（）。

A、磁通B、磁导率C、场强4. 在均匀磁场中，原来载流导体所受磁场力为F，若电流强度增加到原来的2倍，而导线的长度减小一半，则载流导线所受的磁场力为（）。

A、2FB、FC、F/2D、4 F5.两条相距较近且相互平行的直导线，当通以相同方向的电流时，它们之间（）。

A、相互吸引B、相互排斥C、无任何力6.通电矩形线圈，将其用线吊住并放入磁场，线圈平面垂直于磁场，线圈将（）。

铁磁材料的性能磁路欧姆定律教案与自然界一些事物和现象的联系，满足学生渴望获取新知识的需求。

教学过程备注提出学习任务导入新课：列举电磁铁在现实生活中的应用，提出问题：怎样选择磁铁来增强磁铁的性能？任务：在课前请同学通过网络去获知有关的知识。

一、课程概述1、本节研究对象---铁磁材料（1）铁磁物质的磁化（2）铁磁材料的分类（3）磁路欧姆定律2、本课程性质、内容及地位本课程是电子电工类应用专业的一门理论和实践相结合的必修课，其任务是使学生掌握电气技术人员所必须具备的电工基本理论、分析计算的基本方法以及一些基本的实践操作技能，为学生后续学习电子技术基础、维修电工技能训练打下坚实基础。

通过本节的学习，可以让学生更加深入地掌握有关交流电的知识，是进一步学习更复杂内容的基础。

3、本课程学习方法本课程是一门理论和实践性很强的专业基础课，为实现培养目标安排学生边学边做，在做中学、学中做，由简到繁，由浅入深，先直流后交流，按照循序渐进的原则培养学生的综合应用能力。

二、讲授新课1、铁磁物质的磁化磁化：使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。

只有铁磁材料才能被磁化，而非铁磁性材料是不能被磁化的。

这是因为铁磁物质可以看作由许多被称为磁畴的小磁体所组成。

磁化曲线：当一个线圈的结构、形状、匝数都已确定时,线圈中的磁通Φ随电流I 变化的规律可用Φ—I曲线来表示,称为磁化曲线。

它反映了铁心的磁化过程。

通过问题提出，提起学生的学习兴趣，使学生对磁铁有进一步认识磁化曲线的特点：1、曲线Oa段较为陡峭，Φ随I近似成正比增加。

2、b点以后的部分近似平坦，这表明即使再增大线圈中的电流I，Φ也已近似不变了，铁心磁化到这种程度称为磁饱和。

3、a点到b点是一段弯曲的部分，称为曲线的膝部。

这表明从未饱和到饱和是逐步过渡的。

磁铁的作用：各种电器的线圈中，一般都装有铁心以获得较强的磁场。

电器中的工作磁通一般选在磁化曲线的膝部。

为了尽可能增强线圈中的磁场，还常将铁心制成闭合的形状,使磁感线沿铁心构成回路。