电工基础--第二章ppt课件

,国家职业资格培训教材,技能型人才培训用书,依据,劳动和社会保障部,制定的,国家职业标准,要求编写,培训学习目标,第一章 设备维修前的准备工作,国家职业资格培训教材,技能型人才培训用书,国家职业资格培训教材编审委员会 编,复习思考题,第二章,电磁原理,第二章 电磁原理,熟悉铁磁性材料的特性和电磁关系，会用电磁感应定律和楞次定律分析感应电动势，能用磁路定律和电磁关系式分析简单磁路。,第一章 设备维修前的准备工作,熟悉铁磁性材料的特性和电磁关系，会用电磁感应定律和楞,目 录,第一节磁场的基本知识,一、磁现象,二、磁场和磁力线,三、电流的磁场,四、磁场的基本物理量,五、磁场对通电直导体的作用,六、磁场对通电线圈的作用,七、霍耳效应,第二节电磁感应,一、楞次定律与法拉第电磁感应定律,二、直导体中的感应电动势,三、转动线圈内的感应电动势,四、涡流,第三节自感和互感,第二章 电磁原理,目 录第一节磁场的基本知识第二章 电磁原理,一、自感,二、互感,第四节铁磁性材料及其磁性能,一、铁磁性材料的磁化,二、铁磁性材料的磁性能,三、铁磁性材料的种类,第五节磁路和磁路定律,一、磁路,二、磁路基本定律,三、磁屏蔽,第六节电磁铁,一、直流电磁铁,二、交流电磁铁,复习思考题,目 录,第二章 电磁原理,一、自感目 录第二章 电磁原理,第一节 磁场的几本知识,二、磁场和磁力线,一、磁现象,1.,磁场,磁体之间的相互作用力是通过磁体周围所产生的磁场进行的，,小磁针停止转动后，它的,N,极所指方向就是该点的磁场方向。,2.,磁力线,磁场的分布可以用磁力线来描绘。条形磁铁的磁力线如图,2-1,所示。,磁力线具有如下性质：,1,）在任何磁场中，每一条磁力线都是无头无尾的封闭曲线，在磁体外部由,N,极出发回到,S,极，而在磁体内部则由,S,极指向,N,极。,2,）磁力线上任意一点的切线方向，就是小磁针,N,极的指向，也就是该点的磁场方向。,3,）磁力线的疏密程度表示磁场的强弱，磁场较强的地方，磁力线较密；反之，磁场较弱的地方，磁力线较疏。,第一节 磁场的几本知识二、磁场和磁力线一、磁现象1.磁场磁体,第一节 磁场的几本知识,图,2-1,条形磁铁的磁力线,三、电流的磁场,1.,通电直导线的磁场通电直导线的磁场如图,2-2a,所示。,图,2-2,通电直导线的磁场,a),通电直导线的磁力线,b),右手螺旋定则,第一节 磁场的几本知识图2-1条形磁铁的磁力线三、电流的磁场,第一节 磁场的几本知识,用右手螺旋定则,即：用右手握住导线，让伸直的大拇指指向,电流方向，那么弯曲四指所指的方向就是磁力线的环绕方向，,如图,2-2b,所示。,2.,通电线圈的磁场,通电螺线管其极性和电流方向之间的关系也可以用右手螺旋定,则来判定，即：用右手握住线圈，让弯曲四指和线圈中电流方向,一致，那么伸直的大拇指的方向就是线圈中磁场的方向，,如图,2-3b,所示。,四、磁场的基本物理量,1.,磁感应强度,磁感应强度是描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。在磁场中的一个固定点上，磁场力与电流、导体长度的比值是一个常数，这个比值就是磁感应强度，用字母,B,表示。磁感应强度的单位是特斯位，简称“特”（,T,）。磁感应强度是个矢量，它不但有大小，而且有方向。磁感应强度的方向就是磁场的方向，磁感应强度的大小和方向都相同的磁场称为均匀磁场。,第一节 磁场的几本知识 用右手螺旋定则,即：用右手握,第一节 磁场的几本知识,2.,磁通,（,1,）磁通磁通是指磁场中垂直穿过某一截面磁力线的数目，用字母,表示，单位为韦伯（,Wb,）。在均匀磁场中，当磁力线与截面垂直时，磁感应强度和磁通的关系为,=BS,式中,S,磁感应强度,B,垂直穿过的截面面积（,m2,）；,穿过面积,S,的磁通（,Wb,）；,B,磁场中的磁感应强度（,T,）。,磁感应强度在数值上可以看成是与磁场方向垂直的单位面积上通过的磁通，所以又称为磁通密度，显然,（,2,）磁通连续性原理对于磁场中任何一个闭合面而言，进入闭合面的磁通恒等于穿出该闭合面的磁通，或者说闭合面上磁通的代数和等于零，这就是磁通连续性原理，其关系式为,=0,第一节 磁场的几本知识2.磁通 （1）磁通磁通是指磁场,第一节 磁场的几本知识,3.,磁导率,用来表示介质对磁场影响的物理量是磁导率，用字母,表示。不同的介质，磁导率也不同。磁导率的单位为亨,/,米（,H/m,）。,磁导率，相对磁导率,。,4.,磁场强度,磁场中某点的磁场强度就是该点的磁感应强度,B,与介质磁导率,的比值，用字母,H,表示，即,H=B/,磁场强度的方向和所在点的磁感应强度的方向一致。它的单位为安,/,米（,A/m,）。环形线圈通电后，线圈中的磁场强度和磁感应强度分别为,H=IN/L,B=H=IN/L,第一节 磁场的几本知识3.磁导率 用来表示介质对磁场影,第一节 磁场的几本知识,式中,I,线圈中的电流（,A,）；,N,线圈的匝数；,l,线圈的平均长度（,m,）；,线圈中介质的磁导率（,H/m,）；,H,线圈中的磁场强度（,A/m,）；,B,线圈中的磁感应强度（,T,）。,五、磁场对通电直导体的作用,1,.,磁场对通电直导体的作用如图,2-5a,所示，磁场对通电直导线是有力的作用的，这种作用力叫电磁力。电磁力也被称为安培力,。,图,2-5,磁场对电流的作用,a),磁场对通电导体的作用,b),左手定则,第一节 磁场的几本知识式中 I线圈中,第一节 磁场的几本知识,2.,电磁力的大小,通电直导线与磁场平行的时候，直导线所受到的电磁力为零。而当通电直导线与磁场垂直的时候，直导线所受的电磁力最大，其大小为,F=BIl,式中,B,匀强磁场的磁感应强度（,Wb/m2,）；,I,导体中的电流（,A,）；,l,导体在磁场中的有效长度（,m,）；,F,导体受到的电磁力（,N,）。,3,.,电磁力的方向,左手定则的内容是：平摊开左手，使大拇指和其余四指垂直，使磁力线垂直进入手心，如果四指指向的是电流方向，那么大拇指所指的方向就是电磁力的方向。左手定则常用来判断电动机的运动方向，所以又叫做电动机定则。,六、磁场对通电线圈的作用,第一节 磁场的几本知识2.电磁力的大小 通电直导线,第一节 磁场的几本知识,图,2-6,磁场对通电线圈的作用,电磁转动力矩：,T=BIScos,式中,T,载流线圈在匀强磁场中受到的电磁力矩,(Nm),；,B,匀强磁场的磁感应强度（,T,）；,I,线圈中通过的电流（,A,）；,S,线圈的面积（,m2,）；,线圈的平面与磁场方向的夹角（,rad,）。,例,2-1,试分析图,2-7,所示的两根平行通电导线间的相互作用力。,第一节 磁场的几本知识图2-6 磁场对通电线圈的作用电磁转,第一节 磁场的几本知识,图,2-7,平行载流导线的相互作用,a),电流方向相同,b),电流方向相反,解：,如图,2-7a,所示，,I1,和,I2,同方向，先分析通电导线,2,的受力情况：通电导线,1,在通电导线,2,处产生磁场，这个磁场的磁感应强度是,B1,，根据右手螺旋定则可判定出其方向向下。通电导线,2,处在,B1,的磁场中，必受到电磁力,F2,的作用，其方向可由左手定则判定为向左。,第一节 磁场的几本知识图2-7平行载流导线的相互作用解：,第一节 磁场的几本知识,经过同样的分析可知，载流导线,1,受到的电磁力,F1,的方向向右。所以两个平行直导线通以相同方向的电流时，将会互相吸引。如果,I1,和,I2,方向相反时，如图,2-7b,所示，根据同样分析可知，两个反向的平行直线电流，通过磁场的作用，将互相排斥。,七、霍耳效应,如图,2-8,所示，在金属板中沿着与磁场,B,垂直的方向通以电流,I,时，在金属板上下两表面之间就会出现横向电势差,UH,，这种现象称为霍耳效应，电势差,UH,称为霍耳电势差。霍耳电势差与磁感应强度,B,和电流,I,成正比。,第一节 磁场的几本知识 经过同样的分析可知，载,第二节 电磁感应,一、楞次定律与法拉第电磁感应定律,1,.,楞次定律,闭合回路中感应电流的方向，总是企图使感应电流自身所产生的通过回路面积的磁通量，去补偿或者说反抗引起感应电流的磁通量的改变。,例,2-2,试着用楞次定律分别确定图,2-9,所示实验中，当条形磁铁,N,极插入和抽出线圈时，线圈中感应电流的方向。,解：（,1,）磁铁插入线圈时：,1,）由磁铁,N,极出发穿过线圈的磁力线方向向下，即原磁通的 方向向下，当磁铁插入线圈时，通过线圈的磁通是增加的。,2,）根据楞次定律，线圈感应电流的磁通和原磁通方向相反，即为向上方向。,3,）根据右手螺旋定则，可判断出感应电动势的方向为,A,端为“,-”,、,B,端为“”，感应电流的方向是由,B,端流进检流计的。,（,2,）磁铁抽出线圈时：,1,）线圈原磁通方向向下，通过线圈的磁通减少。,第二节 电磁感应一、楞次定律与法拉第电磁感应定律1.楞次定,第二节 电磁感应,2,）线圈感应电流的磁通应和原磁通方向相同，即为向下方向。,3,）由右手螺旋定则，判断出感应电动势的方向为,A,端为“”、,B,端为“,-”,，感应电流的方向由,A,端流进检流计的。,不论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比,2.,法拉第电磁感应定律,e=,/,t,式中,=2-1,磁通的变化量（,Wb,）；,t,磁通变化,所需时间（,s,）；,e,感应电动势（,V,）,二、直导体中的感应电动势,1.,在磁场中运动的直导体的感应电动势,第二节 电磁感应2）线圈感应电流的磁通应和原磁通方向相同，即,第二节 电磁感应,当直导体作切割磁力线运动时，导体中就有感应电动势产生，若导体构成闭合回路，则回路中就会有感应电流，这就是在磁场中运动的直导体的电磁感应现象。,2.,右手定则,将右手伸开，使拇指和其余四指互相垂直，让磁力线垂直穿入手心，拇指指向导体运动的方向，则其余四指所指方向就是感应电动势的方向。,3.,感应电动势的大小,当导体运动方向与磁力线垂直时，其关系式为：,e=Bl,式中,B,匀强磁场的磁感应强度（,T,）；,l,导体在磁场中的有效长度（,m,）；,导体的运动速度（,m/s,）；,e,导体的感应电动势（,V,）。,当导体运动方向和磁力线平行时，导体两端感应电动势为零。,第二节 电磁感应 当直导体作切割磁力线运动时，导体中就,第二节 电磁感应,三、转动线圈内的感应电动势,如图,2-12,所示，任一时刻，,N,匝线圈在匀强磁场中转动所产生,的感应电动势为,e=NBScost,图,2-12,在磁场中的线圈中的感应电动势,第二节 电磁感应三、转动线圈内的感应电动势如图2-12所示，,第二节 电磁感应,式中,B,匀强磁场的磁感应强度（,T,）；,S,线圈的面积（,m2,）；,线圈转动的恒定角速度（,rad/s,）；,N,线圈的匝数。,当线圈平面与磁场方向平行时，感应电动势最大，即：,四、涡流,当块状金属处于变化着的磁场中，或者在磁场中运动时，金属体内也将产生感应电流，这种电流会在金属体内自行闭合，就像水流形成的旋涡一样，所以把这种现象称为涡流。如图,213a,所示,图,2-13,铁心中的涡流,a),整体铁心中的涡流,b),叠片铁心中的涡流,第二节 电磁感应式中 B,第三节 自感和互感,一、自感,1.,自感现象,由于回路中电流产生的磁通量发生变化，而在回路自身中激起感应电动势的电惯性现象，称为自感现象，简称自感。由自感现象所产生的感应电动势叫做自感电动势，用符号,eL,表示。,2.,自感,线圈中通过电流时，在线圈自身产生的磁通叫做自感磁通，用符号,L,表示。自感磁通,L,与线圈 匝数,N,的乘积,NL,叫做自感磁链，用,L,表示。我们把自感磁链与线圈电流,I,的比值，称为此线圈的自感，用,L,表示，即,式中,i,通过线圈的电流（,A,）；,电流,i,在线圈中产生的自感磁链（,Wb,）；,L,线圈的自感（,H,）。自感,L,又称为电感。,电感的单位是亨利（,H,）,第三节 自感和互感一、自感1.自感现象