第5章磁与电磁.docVIP

磁与电磁 磁与电磁之间有密切的联系，几乎所有的电子设备都应用到磁与电磁的基本原理。本章重点介绍电流的磁效应、磁路的基本物理量、磁场对电流的作用及电磁感应内容。 5.1 磁路的基本性质 一、磁体及其性质 某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天然磁体和人造磁体两大类。常见的人造磁铁有：条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁等，如图5.1 图5.1 人造磁铁 磁体两端磁性最强的部分称磁极。可以在水平面内自由转动的磁针，静止后总是一个磁极指南，另一个指北。指北的磁极称北极（N）；指南的磁极称南极（S）。南极和北极总是成对出现并且强度相等。磁极之间存在相互作用力，同名磁极相互推斥，异名磁极相互吸引。 二、磁场与磁感线 1．磁场 2．磁感线 3. 均匀磁场 磁场——在磁体周围的空间中存在的一种特殊物质。磁极之间的作用力就是通过磁场进行传递的。 磁感线——磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的磁针N极所指的方向。磁感线的方向：在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。 均匀磁场——在磁场的某一区域里，磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线。 三、磁场的基本物理量 大家知道，电流周围存在着磁场。当线圈有电流通过时，在其周围就存在着磁场，如图5.2所示。用以产生磁场的电流称为励磁电流，磁场的方向与励磁电流方向之间的关系用右手螺旋定则判定，用右手握着线圈，弯曲的四指表示电流方向，申直的拇指所指的方向则是磁场方向，如图5.3所示。 图5.2 图5.3 1．磁感应强度B 通电导体在磁场中所受到的电磁力F，除了与电流强度和垂直于磁场的导线长度l成正比以外，还和磁场的强弱有关。用以表示某点磁场强弱的量称为磁感应强度，用B表示。在数值上它等于垂直于磁场的单位长度导体通以单位电流所受的电磁力，即 (5.1) 磁感应强度是一个矢量，它的方向即为磁场的方向。各点的磁感应强度大小相等、方向相同的磁场为均匀磁场。磁感应强度的单位为T (特斯拉)或Wb／m2(韦伯／米2)。 2． 磁通Φ 磁感应强度表征了磁场中某一点的磁场的强弱和方向，但在工程上常常要涉及到某一截面上总的磁场的强弱，为此引入磁通的概念。穿过磁场中某一个面的磁感应强度矢量叫做磁通。穿过垂直于磁场方向某于面S的磁通Φ等于磁感应强度B(如果不是均匀磁场，则取B的平均值)与该面积的乘积。如图5.4 即 Φ=BS (5.2) 磁场的单位为Wb(韦伯)。将式(5.2)写成 B= (5.3) 图5.4 则磁感应强度B等于单位面积上穿过的磁通，故又称为磁通密度。 3．磁导率μ 不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。磁导率是用来表示磁场中介质导磁性能的物理量，决定于介质对磁场的影响程度。磁导率的单位是H／m (亨[利]每米)。由实验测得，真空的磁导率为 μo=4π×10-7H／m 它是一个常数。其他介质磁导率μ和真空的磁导率μo的比值，称为该物质的相对磁导率μr,即 μr= (5.4) μr越大，介质的导磁性越好。 根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类： 顺磁物质 相对磁导率稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。 反磁物质 相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。 铁磁物质 相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。 铁磁性物质相对磁导率很大，如铁、钴、镍、钇、镝可达几百甚至几千倍，硅钢片μr=6000—8000；后者的μr很小，如空气、铝、铬、铂、铜等μr≈1。 铁磁性物质广泛应用在变压器、电动机、磁电式电工仪表等电工设备中，只要在线圈中通如较小的电流，就可产生足够大的磁感应强度。 4．磁场强度H 上述分析表明：磁感应强度与介质有关，即对于通有相同电流的同样导体，在不同介质中，磁感应强度不同。而介质对磁