第5个教案:磁场及磁路.电流的磁效应
磁场及磁路
磁的基础知识
1、磁
2、磁铁的主要性能 (1)、磁铁具有极性(2)、磁极之间有相互作用力(3)、铁磁性物质具有被磁化现象
磁场及其性质
1、磁场的定义 2、磁场的性质 3、磁场的方向4、磁力线 5、磁场的应用 磁场基本物理量 1、磁感应强度B : (1)、大小:单位正电荷q 以单位速度v 沿垂直方向运动时所受到的电磁力F ,磁感应强度B 是描述空间某点磁场强弱与方向的物理量。即B=F/qv (2)、方向:该点的磁场方向,与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则 (3)、单位:特 [斯拉](T ) 2、磁通量Ф: (1)、大小:穿过某一截面S 的磁感应强度矢量B 的通量,也可理解为穿过该截面的磁力线总数。在均匀磁场中,如果S 与B 垂直,则有Ф=BS (2)、SI 单位:Ф—韦[伯] (Wb)。 3、磁场强度H (1)、大小:等于该点的磁感应强度B 与介质导磁率μ的比值,即H=B/μ (2)、方向:该点的磁场方向 (3)、SI 单位:安/米(A/m)。 4、磁导率μ
磁导率μ是表示物质导磁性能的物理量。其SI 单位是亨/米(H/m)。由实验测出,真空中的磁导率μ0=4π×10-7 H/m。μ≈μ0的物质称为非磁性材料;μ》μ0 的物质称为铁磁性材料。
铁磁物质的性质
一、概念
1.磁畴:铁心自身有的自然磁性小区域。 2.磁化:铁心中的磁畴沿外磁场作定向排列,产生附加磁场的现象,如图4.1(b )所示。
3.铁磁材料:能被磁化的材料(例如:铁、钴、镍以及它们的合金和氧化物)。 二、铁心的磁化过程
1
可以用图4.2描述。
(a ) (b )
图4.1 磁畴和铁心的磁化 图4.2 磁化过程
OA 段:大部分磁畴的磁场沿外磁场方向排列, 与I 成正比且增加率较大。
AB 段:所有磁畴的磁场最终都沿外磁场方向排列,铁心磁场从未饱和状态过渡到饱和状态。
B 点以后:称饱和状态,铁心的增磁作用已达到极限,同直线1。 三、铁磁物质的性质
1、高导磁性 2、磁饱和性 3、磁滞性
铁磁材料的分类和用途 一、磁滞现象
1.磁滞:当铁心线圈通入交流电时,铁心会随交流电的变化而被反复磁化。在磁化过程中,由于磁畴本身存在“惯性”,使得磁通的变化滞后于电流的变化。
2.磁滞回线:反复磁化形成的封闭曲线,如图4.3所示。
图4.3 磁滞回线
3.磁滞损耗:铁磁材料在磁化时,外磁场克服磁畴的“惯性”消耗的能量。
4.磁滞损耗是引起铁心发热的原因之一。
二、铁磁材料的分类和用途
1、软磁性材料:磁滞损耗小的铁磁材料,特点是磁滞回线狭长,面积小。 常用作电器设备的铁心,如硅钢、铸铁等
2、硬磁性材料:磁滞损耗大的铁磁材料,特点是磁滞回线宽大,面积大。 常用作永久磁铁、扬声器磁钢
3、矩磁性材料:磁滞损耗大的铁磁材料,特点是磁滞回线接近矩形,面积大。 常用作计算机存储器的磁心等记忆元件。
磁路欧姆定律
一、概念
1.磁路:通常由铁心制成,而使磁通集中通过的回路,如图4.4所示。
成正比,与磁阻成反比。
E
(2)Φ = m
R m
(3)磁路与电路对应的物理量及其关系式。
电 路
电流I 电阻R = ρ l / S 电阻率 ρ 电动势E 电路欧姆定律 I = E / R
磁 路 磁通 Φ 磁通 R m = l / μS
磁导率 μ 磁动势 E m = I N
图4.4 磁路
2.主磁通:铁心中的磁通Φ。
3.漏磁通:少量磁通通过周围空气构成的回路(可忽略不计)。
4.磁通Φ :线圈中电流有效值I 与线圈匝数N 的乘积称为磁通势,R M 称为磁阻。
二、磁路的欧姆定律
1.通电线圈产生磁场,磁通随线圈匝数和所通过的电流的增大而增加。把通过线圈的电流和线圈匝数的乘积称为磁动势。
E m = I N
单位:安培(A )
2.磁阻:磁通通过磁路时所受到的阻碍作用。
R m =
l μS
式中:l -磁路长度(m );
S - 磁路横截面积(m 2); μ- 磁导率(H /m ); R m - 磁阻(1/H )。 3.磁路的欧姆定律
(1)内容:通过磁路的磁通与磁动势
2
磁路欧姆定律 Φ
=Em / R m
Φ = I N / R M 。
注意:(1)、磁阻 R M 表示物质对磁通具有的阻碍作用。不同物质的磁阻不同。若铁心中存在空气隙,磁阻R M 会增大许多。
(2)、磁路的欧姆定律只适用于铁心非饱和状态。
(3)、电压与磁通之间的关系,即U = 4.44 f NΦm 。
电流的磁效应
电流的磁场
电流产生磁场的现象称为电流的磁效应 1、奥斯特实
发现了电流的磁效应 2、安培定则 (1)、右手定则
通电直导线周围有磁场 (2)、通电线圈产生的磁场
右手定则
磁场对电流的作用
1、磁场对通电直导线的作用
有力的作用---------左手定则 F=BIL
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