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《电工技术基础与技能》电子教案 项目四 磁场及电磁感应的认知 知识目标 1．了解磁场的概念与描述磁场的基本物理量。 2．掌握磁场对电流的作用力及方向判定。 3．了解电磁感应现象，掌握感生电流产生的条件及方向的判定。 4．了解自感及互感现象及其在实际中的应用。 5．了解电感元件的储能特性，及其在电路中的作用与电路中能量的转换关系。 技能目标 1．掌握磁场对电流的作用力及方向的判定方法。 2．掌握感生电流产生条件及方向的判定。 3．学会互感线圈同名端的判定方法。 4．能识别与检测常用的电感元件，并能识读出其主要参数。 一、磁场的基本特征 人们把物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质叫做磁性，把具有磁性的物体叫做磁铁，又称磁体、磁钢，俗称吸铁石，常见的磁铁的形状如图。 在磁铁上磁性最强的部分称为磁极，一个磁铁都有两个磁极，N极与S极，在越靠近磁极的地方，磁性就越强，在远离磁极的地方，磁性就弱。 磁场方向：在磁场中的任一点，小磁针N极受力的方向，即小磁针水平静止时N极所指的方向，就是该点的磁场方向。 磁感线是在磁场中一系列假想曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点磁场方向相同。磁感线的疏密表示磁场强弱：磁感线密集处，磁场强；磁感线稀疏处，磁场弱。磁感线在磁体外部由N极出来进入S极，在磁体内部由S极指向N极，组成不相交的闭合曲线。如右图是条形磁铁的磁感线。 直线电流的磁场 直线电流磁场的磁感线是一系列以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上。可以看到，远离导线地方，磁感线稀疏一些，也就是说靠近导线的地方磁场强些，远离导线的地方磁场弱些。 安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向与电流方向一致，则弯曲的四指所指方向就是磁感线环绕方向。 螺线管的磁场 通电螺线管外部，磁感线由N极出来进入S极；在通电螺线管内部磁感线与螺线管轴线平行，方向由S极指向N极，并与外部磁感线连成闭合曲线。 用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指方向与电流的方向一致，则拇指所指方向即为螺线管内部的磁感线方向，即大拇指所指为通电螺线管的N极。 二、磁场的基本物理量 1、磁感应强度 通过与磁场方向垂直的某一面积的磁力线总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通。用字母表示。垂直通过单位面积的磁力线数目，叫磁感应强度，又称磁通密度。磁感应强度用字母B表示，单位是T(特斯拉)。在均匀磁场中，磁感应强度 ： 在磁场中垂直于磁场方向上的通电导体，所受的磁场力F与电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导体所在处的磁感应强度，又称磁通密度，用字母B表示，即： 在国际单位制中，F单位为牛顿（N），I的单位为安培（A），L的单位为米（m），B的单位为特斯拉（T），简称特。 B是个矢量，是该点的磁场方向。 磁场对电流的作用力：安培力 磁场对电流的作用力称为安培力，其计算公式 ： 在上边公式中，要求通电导体与磁场方向相互垂直，若电流I与磁通密B成任一角度时，公式则为： 安培力的方向可用左手定则判定：伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指方向为通电导体所受安培力的方向。 2、磁导率 磁场的强弱不仅与电流和导体的形状有关，还与磁场中媒介质的导磁性能有关。磁导率μ就是一个用来描述媒介质导磁性能的物理量，和不同材料有不同电阻率一样，不同媒介质，有不同的磁导率。磁导率的单位是亨/米（H/m）。 μr ＜ 1的物质叫反磁性物质。 μr ＞ 1的物质叫顺磁性物质。 顺磁性物质与反磁性物质的相对磁导率约等于1，统称为非铁磁性物质。 μr 1的物质叫铁磁性物质。 3、磁场强度 磁场中某点的磁通密度B与媒介质磁导率μ的比值叫该点的磁场强度。用H来表示，即： 在国际单位制中，B的单位是特斯拉，μ的单位是亨利/米，则H的单位是安培/米 。 磁场强度H也是矢量，在均匀媒介质中，其方向与磁通密度B的方向一致。 三、磁铁磁极的认知 磁铁上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体无论如何小都有两个磁极，一个磁极叫北极（N），一个磁极叫南极（S）。磁极具有指向南北极的性质。把小磁针自由悬挂，通常把指向南极的磁极叫南极，用S表示；指向北极的磁极叫北极，用N表示。同性磁极互相排斥，异性磁极互相吸引，磁极之间的这种相互作用力叫磁力；任何磁铁都具有两个磁极，无论把磁铁怎么小的分割总保持有两个异性磁极，也就是说，N极和S极总是成对出现的。 磁铁磁极的判断 地球是一个大磁体，其N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。利用地地磁场的极性可以判断一个未知磁铁的N、S极，把磁铁用细线悬挂起来，指南的一端为南极（S极），另一端为北极（N极）