磁路的基本知识.

1.1 磁路的基本知识1.1.2 电机电器中的磁路机中的路

(a) (b) (c)

图1—1 几种常用电机电器的典型磁路

(a) 普通变压器铁芯;(b) 电磁继电器常用铁芯;(c) 电机磁路

()()()

1.2 磁场的基本知识磁场的本知识1.

2.1 磁感应强度(磁通密度)

B 描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度

(a) (b)

图1—3 电流磁场中的磁力线

()直线电流(b)(a) 直线电流;(b) 螺线管电流

1.2.2 磁通Φ

1.2.3 磁场强度

H

H 计算导磁物质中的磁场时,引入辅助物理量磁场强度

H

B μ=μ为导磁物质的磁导率

真空的磁导率

70410/H m μπ?=×0μμ>>

1.3 电磁学的基本定律

1.3.1

安培环路定律——

描述电流产生磁场的规律

凡导体中有电流流过时,就会产生与该载流导体相交链的磁通。在磁场中,沿任意一个闭合磁回路的磁场强度线积分等于

Hdl i

=Σv 该回路所交链的所有电流的代数和,即

l ∫i

Σ就是该磁路所包围的全电流。123

l Hdl i i i =+?∫v 图1—5 安培环路定律

1321.3.2 电磁感应定律——描述磁场产生电势的规律当导体处于变化的磁场(磁通)中时,导体中会产生感应电势,这就是电磁感应现象。这个感应电势的大小和磁通随时间的变化率的负值成正比个感应电势的大小和磁通随时间的变化率的负值成正比,这就是电磁感应定律。

d e N Φ=?dt

一、变压器电动势、变压器电动势

d e N d Φ=?22d e N dt Φ=?11dt

图1—6 变压器电动势

二切割电动势二、切割电动势e B v l

=××

图1—7 确定切割电动势方向的右手定则

1331.3.3

毕—萨电磁力定律——描述电磁作用产生力的规律=l

i B f ××

1—8 确定载流导体受力方向的左手定则图确定载流导体受力方向的手定则

1341.3.4 磁路欧姆定律m F R =Φ1.3.5 磁路基尔霍夫第一定律

ΣΦ=

0321=Φ?Φ+Φ

1.3.6 磁路基尔霍夫第二定律n

iN

i l H

k k ==∑11

i i i 1

H 1N 1

22N 2

l δH δ

2211211)22(N i N i H l l H +=+?+δδδ

1.4 铁磁材料1.4.1 铁磁材料的磁化

(a) (b)

11图1—11 铁磁材料的磁化(a) 未磁化;(b) 磁化

1.4.21.4.2 起始磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线

图1—12 起始磁化曲线图1—13 铁磁材料的磁化特性图1—14 基本磁化曲线

1441.4.4 磁滞损耗和涡流损耗一、磁滞损耗

二二、

涡流损耗

116一片硅钢片中的涡流图—16 片硅钢片中的涡流

SPT100磁路系统设计

《磁路系统设计报告》 1. 绪论 1.1霍尔推力器磁路系统设计的意义 图 1 HET 示意图 霍尔推力器(Hall-Effect Thruster ,HET )一般具有中空共轴的结构(图 1 是HET 二维剖面图),其典型的推进剂是惰性气体氙气或氪气。推进器通道内存 在正交的电磁场,其中磁场对电子从阴极向阳极的流动过程起到阻碍作用,这样 电子被束缚在同轴加速通道出口附近,并在正交电磁场作用下产生E B ×v v 方向上的霍尔电流,同时这些被束缚的电子还形成了对中性的推进剂原子进行电离的电离区间。电子与中性粒子碰撞产生离子和更多的电子,这些产生出的电子一方面用来提供电流,另一方面可以继续电离其它的中性粒子。离子由于有较大的Larmor 半径(通常是米的数量级)通常忽略磁场对它的作用,而在轴向电场的作用下加速喷出形成推力。最后高速的离子流与外部的电子源进行中和[1]。从对HET 工作原理的描述可知HET 是以电磁联合工作为基础的,合适的磁场是HET 正常工作的基础,也是实现HET 各种工作性能的重要保证。因此,磁路设计至关重要,是 HET 本体设计的核心[2]。 HET 磁路系统设计实际上属于工程设计问题,这样就要受到特定应用需求的制约,这些需求规定了HET 的运行条件,也就限制了相应得磁场形貌和磁场强度,因此HET 磁路设计最终是一个磁路参数之间的优化问题,它涉及到导磁

材料的选择、导磁部件的几何结构与位置,以及励磁线圈的设计等诸多因素,并且这些因素中有些属于线性问题有些则属于非线性问题,情况较为复杂,所以对磁路系统设计的研究势在必行。同时,这项研究也是我国现阶段研究HET的迫切需求。由于我国对HET的研究起步较晚,大多数集中于对HET内部物理机制方面的理论研究,主要通过数值模拟方法或借助仿真软件来完成,但是由于模型建立是基于诸多假设和简化之上,与HET实际运行产生的结果还存在差异,因此建立在理论分析基础上的研究还需要通过实验进行验证,而且对HET的实验研究也是国外研究工作者主要采用的研究手段之一。目前我国用于实验研究的样机大多从国外引进,购买和维护需要投入的大量资金,这也成为制约我国HET 研究发展的重要原因之一。所以,开展HET磁路系统设计的研究对于提升我国对HET自主研发能力,加快HET在我国空间领域中的应用具有重要的意义。 1.2HET磁路系统设计的研究现状 HET磁路系统设计要产生特定需求的磁场位形,从而可以使磁场通过控制等离子体出射行为,实现不同航天器对推进器性能的要求。从HET的发展历史可以发现每一次HET磁路及相应磁场设计的改进都会带来HET性能的大幅度提高。 1.2.1国外研究现状 在20世纪60年代,Shchepkin-Morozov实验室在研制HET的过程中为了避免电子漂移受到阻碍产生二次电场引起几十安培的高放电电流,就设想了电子漂移要闭合的思路。因此遵循这一原则,在磁路结构上采用了四个缠在圆柱铁芯上的外线圈和一个内线圈来产生径向磁场位形[28,29],从而与轴向电场配合来产生电子沿周向的闭环霍尔漂,这种磁路设计结构成为HET的雏形。1971年前苏联发射的第一代HET中的磁路结构就是在径向直磁场位形的理念下设计成功的,其磁场设计原则可以归结为磁场方向沿径向和磁场强度沿通道轴向正梯度变化两个定性要求,在该磁场设计理念下,第一代HET的典型性能指标为效率约50%,羽流发散角约45o,比冲约1500s。虽然第一代HET运行性能较为稳定,但是却存在羽流发散角过大的缺点,这不仅造成了HET自身壁面腐蚀问题,还影响了航天器与地面的正常通讯[3,4,5,6,7]。上世纪90年代初,莫斯科无线电电子与自动化技术学院(MIREA)在与法国SEP公司的合作下,于1996年发布了一种新设计的HET-ATON,被称为第二代HET[8,9]。与第一代HET相比,ATON推进器最大的改进除了结构上在阳极前增加了一个缓冲腔以使工质气体均匀化之外,就是改进了通道内的磁路结构和磁场位形的设计。ATON发动机采用了一个缠在圆周方向上的外线圈和两个内线圈来产生磁场位形,其效率可达到68%,羽流发散角小于10o,比冲2000s以上,在技术水平上达到了目前绝对国际领先地位。在对ATON推进器进行实验研究中又发现推进器与真空室之间的相互作用非常强烈,为了研究其中的物理现象, A.I.Morozov和A.I.Bugrova教授又设计了一套双级稳态等离子推进器HET MAG。该推进器也具有缓冲腔结构,采用缠绕在圆周方向上的内、外两个线圈和在缓冲腔中安置一个“MIXINE”产生磁场分布,从而优化了等离子体源及其电势分布。实验结果表明在放电电压为900V,阳极流量为

(完整word版)5.5磁路的基本概念

5.5 磁路的基本概念 一、选择题: 1、两个完全相同的交流铁心线圈,分别工作在电压相同而频率不同(f1>f2)的两电源下,此时线圈的磁通量Φ1和Φ2的关系是 ( ) A.Φ1>Φ2 B.Φ1=Φ2 C.Φ1<Φ2 D.无法确定 2、尺寸相同的环形螺线管,一为铁心,另一个为空心,当通以相同的电流,两线圈中的磁场强度H的关系为 ( ) A.H铁>H空 B.H铁Φ2,B1>B2 B.Φl<Φ2,B1 Rmb D.条件不够,不能比较。 7、某直流继电器,在维修中将吸引线圈匝数减少了一半,导线截面积不变,额定电压不变,其后果是(线圈、电阻不计) ( ) A.电流增大,磁通增大 B.电流增大,磁通减少 C.电流增大,磁通不变 D.电流不变,磁通减少 8、若一直流铁芯线圈,工作在磁化曲线的直线段,若保持电源电压不变,铁芯不变,线圈电阻不变,仅使线圈匝数加倍,则( ) A. 电流不变,铜损不变,磁感应强度B变小 B.电流变小,铜损变小,磁感应强度B变小 C.电流变小,铜损变小,磁感应强度B变大 D.电流不变,铜损不变,磁感应强度B加倍 9、下列与磁导率无关的物理量是 ( ) A.磁感应强度 B.磁场强度 C.磁通 D.磁阻 10、一个带气隙的铁心线圈,接到电压一定的交流电源上,而且线圈电阻可以忽略不计,仅改变气隙的大小,则 ( ) A.线圈中的电流变化,磁路的磁通也变化 B.线圈中的电流不变,磁路的磁通变化 C.线圈中的电流变化,但磁路的磁通不变化 D.绒圈中的电流与磁路的磁通均保持不变 11、两个铁芯材料相同,线圈匝数相同,磁路的平均长度L1=L2,截面积S1>S2,要使两铁芯磁通Φ1=Φ2,则它们的励磁电流I1和 I2的大小是() A.I1>12 B.I1<12 C.I1 =12 D.无法确定 12、若制造变压器用的硅钢片磁导率不合格,比标准降低很多,当电源电压的有效值和频

磁路的基本概念和基本定律

磁路的基本概念和基本定律 在很多电工设备(象变压器、电机、电磁铁等)中,不仅有电路的问题,同时还有磁路的问题,这一章,我们就学习磁的相关知识。 一、磁铁及其性质:人们把物体能够吸引铁、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体(磁铁)。磁体两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都具有两个磁极,而且无论把磁体怎样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。与电荷间的相互作用力相似,磁极间也存在相互的作用力,且同极性相互排斥,异极性相互吸引。 1.1磁场与磁感应线 磁铁周围和电流周围都存在磁场。磁场具有力和能的特征。磁感应线能形象地描述磁场。它们是互不交叉的闭合曲线,在磁体外部有N极指向S极,在磁体内部由S极指向N极,磁感应线上某点的切线方向表示该点的磁场方向,其疏密程度表示磁场的强弱。 1.2描述磁场的物理量: 磁感应强度B:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受电磁力F与电流I和导线有效长度L的乘积IL的比值即为该处的磁感应强度,即B=F/IL,单位:特斯拉。磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量,它是一个矢量,它与电流之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。 磁通∮:磁感应强度B和与它垂直方向的某一截面积S的乘积,称为通过该面积的磁通,即∮=BS,由上式可知,磁感应强度在数值上可以看作与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通,故又称为磁通密度,单位是伏.秒,通常称为“韦”。磁通∮是描述磁场在空间分布的物理量。 磁导率u是说明媒体介质导磁性能的物理量。 1.3定则 电流与其产生磁场的方向可用安培定则(又称右手螺旋法则)来判断。安培定则既适用于判断电流产生的磁场方向,也可用于在已知磁场方向时判断电流的方向。 1.直线电流产生的磁场,以右手拇指的指向表示电流方向,弯曲四指的指向即为磁 场方向。 2.环形电流产生的磁场:以右手弯曲的四指表示电流方向,拇指所指的方向即为磁 场方向。 3.通电导体在磁场内的受力方向,用左手定则来判断。平伸左手,使拇指垂直其余四指,手心正对磁场的方向,四指指向表示电流方向,则拇指的指向就是通电导体的受力方向。可用下式来表示:

电机中的电磁学基本知识

第一章 电机中的电磁学基本知识 1.1 磁路的基本知识 1.1.1 电路与磁路 对于电路系统来说,在电动势E 的作用下电流I 从E 的正极通过导体流向负极。构成一个完整的电路系统需要电动势、电导体,并可以形成电流。 在磁路系统中,也有一个磁动势F (类似于电路中的电势),在F 的作用下产生一个 Φ(类似于电路中的电流),磁通Φ从磁动势的N 极通过一个通路(类似于电路中的导 体)到S 极,这个通路就是磁路。由于铁磁材料磁导率比空气大几千倍,即空气磁阻比铁磁材料大几千倍,所以构成磁路的材料均使用导磁率高的铁磁材料。然而非铁磁物质,如空气也能通过磁通,这就造成铁磁材料构成磁路的周围空气中也必然会有磁通σΦ(,由于空气磁阻比铁磁材料大几千倍,因而σΦ比Φ小的多,σΦ常常被称为漏磁通,Φ称为主磁通。因此磁路问题比电路问题要复杂的多。 1.1.2 电机电器中的磁路 磁路系统广泛应用在电器设备之中,如变压器、电机、继电器等。并且在电机和某些电器的磁路中,一般还需要一段空气隙,或者说空气隙也是磁路的组成部分。 图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。图(a)是普通变压器的磁路,它全部由铁磁材料组成;图(b)是电磁继电器磁路,它除了铁磁材料外,还有一段空气隙。 图(c)表示电机的磁路,也是由铁磁材料和空气隙组成;图(b)是无分支的串联磁路,空气隙段和铁磁材料串联组成;图(a)是有分支的并联磁路。图中实(或虚)线表示磁通的路径。 (a) (b) (c) 图1—1 几种常用电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯; (b) 电磁继电器常用铁芯; (c) 电机磁路 1.1.3 电气设备中磁动势的产生 为了产生较强的磁场,在一般电气设备中都使用电流产生磁场。电流产生磁场的方法是:把绕制好的N 匝线圈套装在铁心上,并在线圈内通入电流i ,这样在铁心和线圈周围的空间中就会形成磁场,其中大多数磁通通过铁心,称为主磁通Φ;小部分围绕线圈,称为漏磁通σΦ,如图1—2所示。套装在铁心上用于产生磁通的N 匝线圈称为励磁线圈,励磁

什么是磁路-什么是电路-电路与磁路的区别

什么是磁路?什么是电路?电路与磁路的区别 我们首先来看两个概念:磁路和电路。那么什么是磁路,什么是电路呢,只有搞清楚这两个概念是什么,我们才能分析二者之间到底有什么区别。 我们先来看什么是电路:在电动势或者电压的作用下,电流所流经的路径叫电路。电路的组成是由电源、负载和开关三部分结构。而电路又分为直流电路和交流电路。流经电路的电流的大小和方向不随时间变化的电路,叫做直流电路。流经电路的电流的大小和方向随时间变化的电路,叫做交流电路。 看完了电路,我们再来讲讲磁路。当通电线圈中具有铁芯时,磁动势所产生的磁通,主要集中在由铁芯所规定的路径内,这种路径就叫做磁路。而磁路也是分为直流磁路和交流磁路。由直流电流励磁的磁路,叫做直流磁路,由交流电流励磁的磁路,叫做交流磁路。 电路与磁路相同点确实没有什么可说的。在电路中,电流是电动势产生的,在磁路中,磁通是由磁动势产生的。在电路中,电流经过电阻便产生电压降,在磁路中,磁通经过磁阻便产生磁压降。在电路中,用欧姆定律来表示电流、电阻和电压降之间的关系,在磁路中,用与电路相似的磁路欧姆定律来表示磁通、磁阻和磁动势之间的关系。 但是,电路与磁路二者有本质上的区别,主要区别如下:

a.在电路中,没有电动势时,电流等于零。而在磁路没有磁动势时,由于磁滞现象,总是或多或少地存在剩磁。 b.电流代表电荷的移动,而磁通却不代表任何质点移动。磁通通过滋阻时,不象电流通过电阻那样要消耗能量,维持恒定磁通也并不需要消耗任何能童。因此,在电路中可以有断路情况,在磁路中却没有断路的情况,只要有磁动势存在,总会引起相应的磁通,磁通总是连续的。 c.由于铁磁材料具有磁饱和现象,所以磁路的磁阻都是非线性,这与一般情况下电路电阻都是线性电阻是不一样的。因此,磁路欧姆定律一般只能用来对磁路进行定性分析。 d.在电路中,导电材料的电导率一般比绝缘材料的电导率大儿千万倍以上,所以电路的漏电非常小,完全可以忽略不计。在磁路中,铁磁材料的磁导率一般比非铁磁材料的磁导率只大几千倍甚至更小。因此,磁路中的漏磁现象比电路中的漏电现象要严重得多。这就使得磁路的计算具有较大的误差,不象电路那样可以计算得比较准确。 看完上面的分析,相信朋友们也了解了什么是磁路,什么是电路,二者虽然很相似,但是实际使用过程中还是有本质的区别,有的情况下是不能混淆的,所以一定要注意细节。

磁路设计的基本概念

磁路设计的基本概念 第一章磁路 电机是一种机电能量转换装置,变压器是一种电能传递装置,它们的工作原理都以电磁感应原理为基础,且以电场或磁场作为其耦合场。在通常情况下,由于磁场在空气中的储能密度比电场大很多,所以绝大多数电机均以磁场作为耦合扬。磁场的强弱和分布,不仅关系到电机的性能,而且还将决定电机的体积和重量;所以磁场的分析扣计箅,对于认识电机是十分重要的。由于电机的结构比校复杂,加上铁磁材料的非线性性质,很难用麦克斯韦方程直接解析求解;因此在实际工作中.常把磁场问题简化成磁路问题来处理。从工程观点来说,准确度已经足够。 本章先说明磁路的基本定律,然后介绍常用铁磁材料及其性能,最后说明磁路的计算方法。 1-1 磁路的基本定律 一、磁路的概念 磁通所通过的路径称为磁路。图1—1表示两种常见的磁路,其中图a为变压器的磁路,图b为两极直流电机的磁路。 在电机和变压器里,常把线圈套装在铁心上。当线圈内通有电流时、在线圈周围的空间(包括铁心内、外)就会形成磁场。由于铁心的导磁性能比空气要好得多,所以绝大部分磁通将在铁心内通过,并在能量传递或转换过程中起耦合场的作用,这部分磁通称为主磁通。围绕裁流线圈、部分铁心和铁心周围的空间,还存在少量分散的磁通,这部分磁通称为漏磁通。主磁通和漏磁通所通过的路径分别构成主磁路和漏磁路,图1—l中示意地表出了这两种磁路。 用以激励磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈(或称励磁绕组),励磁线圈中的电流称为励磁电流(或激磁电流)。若励磁电流为直流,磁路中的磁通是恒定的,不随时间而变化,这种磁路称为直流磁路;直流电机的磁路就属于这一类。若励磁电流为交流(为把交、直流激励区分开,本书中对文流情况以后称为激磁电流),磁路中的磁通随时间交变变化,这种磁路称为交流磁路;交流铁心线圈、变压器和感应电机的磁路都属于这一类。 二、磁路的基本定律 进行磁路分析和计算时,往往要用到以下几条定律。 安培环路定律沿着任何一条闭合回线L,磁场强度H的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值∑i,(代数和).这就是安培环路定律(图l—2)。用公式表示,有 (1—1) 式中,若电流的正方向与闭合回线L的环行方向符合右手螺旋关系时,i取正号,否则取负号。例如在图1—2中,i2的正方向向上,取正号;i1和i3的正方向向下,取负号;故有. 若沿着回线L,磁场强度H的方向总在切线方向、其大小处处相等,且闭合回线所包围的总电流是由通有电流i的N匝线圈所提供,则式(1—1)可简写成 HL=Ni (1—2)

第一讲磁路的基本知识

《电工基础》教案 课题:项目四第一讲磁路的基本知识 教学目的: 1、理解磁路中磁势磁阻的概念以及磁路的欧姆定律。 2、全电流定律及其应用。 教学重点:磁路中的欧姆定律和全电流定律的应用 教学难点:磁势和磁阻的概念 教学方法:启发式综合教学法 教学课时:4课时 教学过程 时间 分配新课讲授: 导入:磁路系统广泛应用在电器设备之中,如变压器、电机、继电器等。并且在电机和 某些电器的磁路中,一般还需要一段空气隙,或者说空气隙也是磁路的组成部分。 图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。图(a)是普通变压器的磁路,它全部由铁磁材 料组成;图(b)是电磁继电器磁路,它除了铁磁材料外,还有一段空气隙。图(c)表示电机的 磁路,也是由铁磁材料和空气隙组成;图(b)是无分支的串联磁路,空气隙段和铁磁材料串联 组成;图(a)是有分支的并联磁路。图中实(或虚)线表示磁通的路径。 (a) (b) (c) 图1—1 几种常用电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯; (b) 电磁继电器常用铁芯; (c) 电机磁路 1、磁感应强度(磁通密度)B 描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度B。为了形象地描绘磁场,往往采用磁感 应线,常称为磁力线,磁力线是无头无尾的闭合曲线。图1—3中画出了直线电流及螺线管电 流产生的磁力线。 (a) (b) 图1—3 电流磁场中的磁力线 150’

(a) 直线电流; (b) 螺线管电流 磁力线的方向与产生它的电流方向满足右手螺旋关系,如图1—3(a)所示。 在国际单位制中,磁感应强度B 的单位为特(特斯拉),单位符号为T ,即2 11/T Wb m = (韦伯/米2)。 2、磁通Φ 穿过某一截面S 的磁感应强度B 的通量,即穿过截面S 的磁力线根数称为磁感应通量,简称磁通。用Φ表示。即 ??=Φs dS B (1—1) 图1—4 均匀磁场中的磁通 在均匀磁场中,如果截面S 与B 垂直,如图1—4所示,则上式变为 BS Φ= 或 B S Φ= (1—2) 式中,B 为磁通密度,简称磁密,S 为面积。 在国际单位制中,Φ的单位名称为韦(韦伯),单位符号Wb 。 3、磁场强度H 计算导磁物质中的磁场时,引入辅助物理量磁场强度H ,它与磁密B 的关系为 H B μ= (1—3) 式中,μ为导磁物质的磁导率。真空的磁导率为70410/H m μπ-=?。铁磁材料的0μμ>>, 例如铸钢的μ约为0μ的1000倍,各种硅钢片的μ约为0μ的6000~7000倍。 国际单位制中,磁场强度H 的单位名称为安(安培)/米,单位符号/A m 。 4、铁磁材料 铁磁材料,一般是由铁或铁与钴、钨、镍、铝及其他金属的合金构成,迄今为止是最通用的磁性材料。虽然这些材料的性能差异很大,但决定其性能的基本现象却是共同的。 4.1 铁磁材料的磁化 研究发现,铁磁材料由许许多多的磁畴构成,每个磁畴相当于一个小永磁体,具有较强的磁矩,如图1—11所示。在未磁化的材料样品中,所有磁畴摆列杂乱,因此材料对外不显磁性,如图1—11(a )所示。当外部磁场施加到这一材料时,磁畴就会沿施加的磁场方向转向,所有的磁畴平行,铁磁材料对外表现出磁性,如图1—11 (b)所示。因此,当外磁场加到铁磁材料时,铁磁材料产生比外部磁场单独作用所引起的磁场更强。随着外部磁场强度H 的 S B

磁路与电路

第一节 电流的磁效应65 第五章磁场和磁路 学习指导 本章内容是在物理课的基础上,进一步讲述磁场和磁场对电流的作用。这些知识是电磁学的重要组成部分,也是学习后面几章(电磁感应、 变压器和交流电动机)的基础。 在学习本章时,应对相关内容多进行联系对比,例如,磁场与电场、磁路与电路,这样不仅可以了解相互间的异同,也容易掌握。 本章的基本要求是: 1.了解直线电流、环形电流和通电螺线管电流的磁场,以及磁场方向与电流方向的关系。 2.理解磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度的概念,以及匀强磁场的性质。 3.掌握磁场对电流的作用力公式和左手定则,了解匀强磁场对通电线圈的作用。 4.了解铁磁性物质的磁化以及磁化曲线、磁滞回线对其性能的影响。 5.了解磁动势和磁阻的概念和磁路中的欧姆定律。 第一节电流的磁效应 一、磁场 把一根磁铁放在另一根磁铁的附近,两根磁铁的磁极之间会产生相互作用的磁力,同名磁极互相推斥,异名磁极互相吸引。两个电荷之间的相互作用力,不是在电荷之间直接发生的,而是通过电场传递的。同样,磁极之间相互作用的磁力,也不是在磁极之间直接发生的,而是通过磁场传递的。磁极在自己周围的空间里产生磁场,磁场对处在它里面的磁极有磁场力的作用。 磁场跟电场一样,是一种物质,因而也具有力和能的性质。 地球本身是一个大磁场,它周围的磁场称为地磁场。同样它也具有两个磁极,地磁场的北

66 第五章 磁场和磁路 极在地理位置的南极附近;地磁场的南极在地理位置的北极附近。 指南针是我国的四大发明之一,你知道是利用什么原理制成的吗? 二、磁场的方向和磁感线 把小磁针放在磁场中的任一点,可以看到小磁针受磁场力的作用,静止时它的两极不再指向南北方向,而指向一个别的方向。在磁场中的不同点,小磁针静止时指的方向一般并不相同。这个事实说明,磁场是有方向性的。一般规定,在磁场中的任一点,小磁针N 极受力的方向,亦即小磁针静止时N 极所指的方向,就是那一点的磁场方向。 图5-1 磁感线 在磁场中可以利用磁感线(曾称磁力线)来形象地表示各点的磁 场方向。所谓磁感线,就是在磁场中画出的一些曲线,在这些曲线上,每一点的切线方向,都跟该点的磁场方向相同,如图5-1所示。 三、电流的磁场 磁铁并不是磁场的唯一来源。1820年,丹麦物理学家奥斯特做过下面的实验:把一条导线平行地放在磁针的上方,给导线通电,磁针就发生偏转,如图5-2所示。这说明不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场,电和磁是有密切联系的。 图5-3所示是直线电流的磁场。直线电流磁场的磁感线是一些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。直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(也叫做右手螺旋法则)来判定:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 图5-4所示是环形电流的磁场。环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线。在环形导线的中心轴线上,磁感线和环形导线的平面垂直。环形电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系,也可以用安培定则来判定:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。 图5-2 电流的磁场 图5-3 直线电流的磁场 图5-4 环形电流的磁场 图5-5所示是通电螺线管的磁场。螺线管通电以后表现出来的磁性,很像是一根条形磁铁,一端相当于N 极,另一端相当于S 极,改变电流方向,它的两极就对调。通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似,也是从N 极出来,进入S 极的。通电螺线管内部具有磁场,内部的磁感线跟螺线管的轴线平行,方向由S 极指向N 极,并和外部的磁感线连接,形成一些闭合曲线。通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间的关系,也可用安培定则来判定:用右

磁路设计

磁性材料设计参考永磁材料设计 永磁设计 材料从研制角度而言,是希望性能尽可能地优越。但从使用角度考虑,对已研制出的材料,如何合理利用以期获得最大的收益则显得更为重要。具体到永磁材料,则涉及到磁体的选用和磁路的设计。下面对永磁 磁路设计做简单介绍。 ·永磁磁路的基本知识 磁路: 最简单的永磁磁路由磁体、极靴、轭铁、空气隙组成。磁路之所以采用路的说法,是从电路借用而来,所以传统意义上的磁路设计是与电路设计相类似的,为了更明了地说明这个问题,简单比较如下图: 磁路的基本类型有并联磁路、串联磁路,其形式同于电路。 静态磁路基本方程: 静态磁路有两个基本方程: 其中k f为漏磁系数,k r为磁阻系数,Bm、Hm、Am、Lm分别为永磁体工作点、面积和高度;Bg、Hg、Ag、Lg为气隙的磁通密度、磁场强度、气隙面积和长度。由以上两式可得: 上式中Vm=Am.Lm表示永磁体体积,Vg=Ag.Lg表示气隙的体积,(HmBm)是永磁体工作点的磁能积。 ·磁路设计的一般步骤: ·根据设计要求(Bg Ag、Lg的值由要求提出),选择磁路结构的磁体工作点。在选择磁路结构时,需要结合磁体性能来考虑磁体的尺寸,设法使磁体的位置尽量靠近气隙,磁轭的尺寸要够大,以便通过其中的磁通不至于使磁轭饱和,即φ=B轭A轭,式中的B轭最好相当于最大磁导率相对应的磁通密度。如果B 轭等于饱和磁通密度的话,则磁轭本身的磁阻增加很多,磁位降加大,或者说磁动势损失太大。 ·估计一个Kf和Kr,利用初步算出磁体尺寸Am 、Lm; ·据磁体尺寸、磁轭尺寸,算出整个磁路的总磁导P(其中关键是漏磁系数Kf的计算),再将原工作点代入 下式: Bg=F/[KfAg(r+R+1/P)] ·据总磁导P、漏磁系数Kf、磁体内阻r和磁轭的磁阻R,看Bg是否与要求相符,否则再从头起设计。

磁路与电路的异同

磁路与电路的异同 材料成型及控制工程磁路与电路铁心的磁导率比周围空气的货其他物质的磁导率高得多,因此铁心线圈中电流产生的磁通绝大部分经过贴心儿闭合。这种人为造成的磁通的闭合路径,称为磁路。电路是电流的通路,他是为了某些需要由某些电工设备或原件按一定方式组合起来。它们的相同点:它们有相似的物理量,例如磁通与电流,磁阻与电阻的性质就很相似,并且磁位差、磁通势与电路中的电压、电动势的性质也很相似;并且它们遵循的基本定律也相同,即都遵循KCL、KVL以及欧姆定律。二者的区别:磁通是用来描述磁场的物理量,不像电流那样可以用来描述带电质点在电路中的运动;当磁通通过磁阻时也不像电流通过电阻那样要消耗功率,因此在磁路中并没有类似于焦耳定律那样的定律。直流励磁铁心线圈与交流励磁铁心线圈电路铁心线圈分为两种:直流铁心线圈和交流铁心线圈。分析直流铁心线圈比交流交流铁心线圈简单些,因为励磁电流是直流,产生的磁通是恒定的,线圈和铁心中不会感应出电动势来,在一定电压U下,线圈中的电流I之与线圈本身的电阻R有关,功率损耗也只有 RI2;而交流铁心线圈在电磁关系、及功率损耗等几个方面和直流铁心线圈是不同的。交流铁心线圈电压及感应电动势的有效值与主磁通的最大值关系为U = E ===4、44fNφm;交流铁心线圈的有功功率P=UIcosφ=RI2+△PFe。交流铁心线圈电路与交流空心线圈

电路因为空心线圈电路中加入了铁心,电感量会大大的增加,因 此在使用时,空心线圈电路除了线圈本身的电阻外还会产生一个 由于电感对电流阻碍作用而形成的很大的感抗,所以在这种电路 中电流的阻力总是两方面的,因此等效电阻会比铁心线圈大很 多。空心线圈电感的经验计算公式:L=(k*μ0*μs*N2*S)/l μ0 为真空磁导率; μs 为线圈内部磁芯的相对磁导率,空心线圈时 μs=1; N2为线圈圈数的平方; S 线圈的截面积,单位为平方米;l 线圈的长度,单位为米;k 系数,取决于线圈的半径R与长度l 的比值。交流铁心线圈电路的电流: ,功率: ;交流空心线圈的电流:I=U/R2+X2,功率:P=RI2。直流铁 心线圈电路与交流空心线圈电路对比直流铁心线圈电路和交流空 心线圈电路,直流铁心线圈I=U/R,功率P=RI2,而交流空心线圈 I=U/R2+X2,功率P=RI2。由此可以看出,两种电路的功率消耗是相同的,都没有磁损耗;但交流空心线圈由于电压的交替变化产生 感抗,而直流铁心线圈电压恒定,所以不产生感抗。

磁路和电路基础知识

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 l Iw 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

《电路及磁路基础(II)》关键知识点(1)

第 1 页 电路及磁路基础(II )关键知识点 1、三相电源作 Y 联结时,由各相正极性端向外引出的输电线俗称什么线?由各相负极性端公共点向外引 出的输电线俗称什么线?什么是三相四线制?什么是三相三线制? 2、三相四线制中,中线的作用原理是什么? 3.是三角还是星形哪种联接的三相电源绕组有一相不慎接反,就会在发电机绕组回路中出现 p 2 ·U ,将使 发电机因什么原因而烧毁? 4.非正弦周期交流电的电流有效值与它的直流分量、各次谐波分量的有效值之间的数学关系式是什么? 5.一阶动态电路的全响应可分解为哪两种方式叠加? 6.时间常数τ的值取决于电路的结构和电路的参数。一阶RC 电路的时间常数τ =?一阶RL 电路的时间常 数τ =? 7、一个非正弦周期波可分解为无限多项什么成分?这个分解的过程称为什么分析? 8、换路定则指出:在一阶电路发生换路时,相关的状态变量不能发生跃变;该定则用公式可表示为什么? 9、一阶电路全响应的三要素是指待求响应的哪三个要素值? 10、对称三相电路线电压与相电压关系?线电压与相电压关系?对称三相功率的计算? 11、对称三相Y 联结电路中,线电压相位超前与其相对应的相电压30°。对吗? 12、三相负载作三角形连接时,线电流在数量上是相电流的 3 倍。对吗? 13、三相总视在功率等于总有功功率和总无功功率之和。对吗? 14、一阶电路的全响应,等于其稳态分量和暂态分量之和。对吗? 15、铁心线圈的损耗主要有磁滞损耗、涡流损耗和铜损耗。对吗? 16. 三相不对称负载越接近对称,中线上通过的电流就越小。对吗? 17.三相电路的总有功功率 j cos 3 l l I U P = 。对吗? 18. 三相四线制电路无论对称与否,都可以用三瓦计法(三表法)测量三相总有功功率。对吗? 19. 三次谐波的感抗是三次谐波容抗的9倍。对吗? 20. 软磁材料可以作交流线圈的铁心,因为剩磁和磁滞损耗小。对吗? 21、某三相电源绕组连成Y 时线电压为380V ,若将它改接成Δ形,线电压为多少? 22、测量三相交流电路的功率有很多方法,其中三瓦计法(三表法)是测量什么电路的功率? 23、非正弦周期信号作用下的线性电路分析,电路响应等于它的各次谐波单独作用时产生的响应的什么值 的叠加? 24、在换路瞬间,是电感电流还是电压必然跃变?是电容电流还是电压必然跃变? 25、三相对称电路是指电源和负载均对称的电路吗? 26、三相四线制电路中线电流 N · I 与线电流相量的计算关系? 27、非正弦周期信号作用下的线性电路分析,电路响应等于它的各次谐波单独作用时产生的响应的什么量 叠加? 28、P172 例题5-4 30、P173 5.4.2 31、P202 例题7-2、P208 例题7-6、以及课堂讲解的重点例题 32、P255例题9-4 以及课堂讲解的换路定则、三要素法方面的例题 32、P28911-4、P290 11-5 P294 11-3、11-4 33、对称三相电路(星型 三角形)的计算。

电机磁路计分析

永磁同步电机磁路计算基础 永磁同步电机磁路分析可以参考电路分析的方法。 磁路和电路对比: 永磁体的退磁曲线可以对比电源不忽略内阻的电路中端电压和电流的曲线。 退磁曲线和不忽略电源内阻的电路中电压和电流关系曲线几乎一致,只是相当于在U-I 特性的基础上旋转了90度,U-I特性曲线的斜率等于电源的内阻对给定的电源来说是一个定值,退磁曲线的斜率等于永磁体内部的磁导,对给定的永磁体内部磁导是个定值。 在电机运行过程中,永磁体向外磁路提供的磁动势和磁通都是变化的,可以将永磁体等效成为一个恒磁通源和一个恒定的磁导相并联,或者一个恒磁势源和一个恒磁导串联,分析方法依然和电路中的等效电路一致。

和电路分析中有一点的不同,电路中一般认为没有漏电流的存在,而在磁路中总是有漏磁通的存在,当负载运行时主磁通中加入了电枢反应磁动势,可以对负载时的磁路运用戴维南定律进行等效,求出外磁路等效的磁导和等效的磁势。 等效磁路解析法可以采用标幺值来简化计算,通过解析法可以计算出永磁体的工作点以及每极气隙磁通,然后用通常的磁路计算方法,根据外磁路的尺寸和材料的磁化特性,求出磁路各部分的磁密和磁位差,并用检查永磁体的电机设计的合理性和调整磁路设计。 永磁材料的磁性能对温度的敏感性很大,因此不能直接引用材料生产厂提供的数值,而要根据实测的退磁曲线换算到工作温度时的计算剩磁密度和计算矫顽力。 除了解析法之外还可以采用图解法直观的理解永磁体的工作点。 空载时等效磁路的图解法负载时的等效磁路图解法电阻的U-I曲线和端电压的U-I曲线的交点为此时电路对应的电压和电流的值。 磁导的磁势和磁通的曲线和退磁曲线的交点为此时永磁体的工作点。 对于电机负载之后的磁导对应的磁势和磁通的曲线将往左(去磁)或者向右(增磁)电势反应磁势。 永磁体的最大磁能积工作点以及最大有效磁能永磁体有工作点,因为永磁电机中存在有漏磁通,实际的机电能量转换的是气隙磁场中的有效磁能,并不是永磁体的总磁能。 在永磁体电机设计应该先考虑最佳的设计然后再考虑永磁的最大利用率。

磁、磁路及磁电路

1 磁 磁路及磁电路 电与磁本是密不可分的,所以对磁场及其它的物理意义、磁材料、磁路的认识也是大有必要。有了这些基础,才能掌握和应用变压器、电磁振荡等这类靠电磁作用而工作的电器。同时也是无线电和电子电路的基础篇章。本章节就电磁来进行一下讨论。 一、磁场的基本物理量 1、磁感应强度 磁感应强度B :表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度B 的方向:磁感应强度的方向与电流的方向之间符合右手螺旋定则。 磁感应强度B 的大小:I l F B ?= 磁感应强度B 的单位:特斯拉(T )1T=1Wb/m 2 均匀磁场:在磁场中各点的磁感应强度大小相等、方向相同的磁场叫均匀磁场,又叫匀强磁场。 2、磁通 磁通Φ:穿过垂直于B 方向的面积S 中的磁力线总数。 在均匀磁场中:S B ?=Φ 或 S B Φ= 如果不是均匀磁场,B 就要取其平均值。 磁通Φ的单位:韦[伯](Wb ) 1Wb=1Vs 磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通,所以又叫磁通密度。 3、磁场强度 磁场强度H :介质中某点的磁感应强度B 与介质磁导率μ 之比:μB H = 磁场强度H 的单位 :安培/米(A/m) 安培环路定律(全电流定律) ∑?=I Hdl 式中:? Hdl 是磁场强度的矢量沿任意闭合磁场线(常以磁通作 为闭合线)的线积分; ∑I 是穿过闭合线所围面积中的电流代数和,如图1。 安培环路定律中电流的正负规定: 图1 任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正、反之为负。 在均匀磁场中IN Hl = 或l IN H = 这样,安培环路定律就将电流与磁场强度联系起来了。 如图2所示,取磁通作为闭合线,闭合线方向为围绕方向取, 设环形线圈中媒介质是均匀的,其内部各点的磁场强度: 因为:∑?= I Hdl NI I =∑

磁路的基本概念

课 题 5-5磁路的基本概念 时间:11月13日 教学目标 1.理解磁动势和磁阻的概念。 2.掌握磁路的欧姆定律。 教学重点 磁路的欧姆定律。 教学难点 磁路的欧姆定律的应用。 课前复习1.什么叫铁磁性物质的磁化?它能够被磁化的原因。 2.铁磁性物质的磁化曲线和磁滞回线的概念。 第五节 磁路的基本概念 一、磁路 1.磁路:磁通经过的闭合路径。 2.说明主、漏磁通。 3.磁路:无分支和有分支。 无分支 有分支 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 = S l μ 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成正比,与磁阻成反比。 (2)Φ = m m R E (3)磁路与电路对应的物理量及其关系式。 电 路 磁 路 电流I 磁通 Φ 电阻R = ρ l / S 磁通 R m = l / μS 电阻率 ρ 磁导率 μ 电动势E 磁动势 E m = I N 电路欧姆定律 I = E / R 磁路欧姆定律 Φ =E m / R m

练习1.在磁场中,各点的磁场强度的大小不仅与电流的大小和导体的形状有关,而且与媒介质的性质有关。() 2.磁路的欧姆定律是指:磁感应强度与磁动势成正比,与磁阻成反比。() 小结1.磁动势和磁阻的概念。 2.磁路的欧姆定律。 3.全电流定律。 布置作业习题(《电工基础》第2版周绍敏主编) 4.问答与计算题(9)、(10)。

磁路的基本知识.

1.1 磁路的基本知识1.1.2 电机电器中的磁路机中的路 (a) (b) (c) 图1—1 几种常用电机电器的典型磁路 (a) 普通变压器铁芯;(b) 电磁继电器常用铁芯;(c) 电机磁路 ()()()

1.2 磁场的基本知识磁场的本知识1. 2.1 磁感应强度(磁通密度) B 描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度 (a) (b) 图1—3 电流磁场中的磁力线 ()直线电流(b)(a) 直线电流;(b) 螺线管电流

1.2.2 磁通Φ

1.2.3 磁场强度 H H 计算导磁物质中的磁场时,引入辅助物理量磁场强度 H B μ=μ为导磁物质的磁导率 真空的磁导率 70410/H m μπ?=×0μμ>>

1.3 电磁学的基本定律 1.3.1 安培环路定律—— 描述电流产生磁场的规律 凡导体中有电流流过时,就会产生与该载流导体相交链的磁通。在磁场中,沿任意一个闭合磁回路的磁场强度线积分等于 Hdl i =Σv 该回路所交链的所有电流的代数和,即 l ∫i Σ就是该磁路所包围的全电流。123 l Hdl i i i =+?∫v 图1—5 安培环路定律

1321.3.2 电磁感应定律——描述磁场产生电势的规律当导体处于变化的磁场(磁通)中时,导体中会产生感应电势,这就是电磁感应现象。这个感应电势的大小和磁通随时间的变化率的负值成正比个感应电势的大小和磁通随时间的变化率的负值成正比,这就是电磁感应定律。 d e N Φ=?dt 一、变压器电动势、变压器电动势 d e N d Φ=?22d e N dt Φ=?11dt 图1—6 变压器电动势

任务一磁路及其分析方法教案File

酒泉职业技术学院《电工技术》学习领域教案

任务一 磁路及其分析方法 一、磁路的基本物理量 1.磁感应强度B 定义:表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量,是个矢量。它与电流之间的方向 关系可用右螺旋定则来确定,其大小可用公式 F B IL = 来衡量。(磁场内某一点的磁感应强 度可用该点磁场作用与1m 长,通有1A 电流的导体上的力F 来衡量,该导体与磁场方向垂直。)单位:特斯拉(T )即韦伯/米 2 1T= 1Wb/m 2 如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等,方向相同,这样的磁场则称为均匀磁场。 2.磁通Ф 磁感应强度B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积,称为通过该面积的磁通Ф,即Ф=BS 或 B = S Φ 磁感应强度在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通,故又称为磁通密度。 根据电磁感应定律的公式:e = -t N d d Φ 可知,在国际单位制(SI)中,磁通的单位是伏·秒,通常称为韦[伯](b W ). 3.磁场强度 磁场强度H 是计算磁场时所引用的一个物理量,也是矢量。通过它来确定磁场与电流之间的关系,即 ?l d Η=I ∑ 上式是安培环路定律(或称为全电流定律)的数学表达式,它是计算磁路的基本公式。 4.磁导率μ 磁导率μ是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量,也就是衡量物质导磁能力大小的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度,即B H μ= 。大小:真空中的磁导率用0 μ表示,实验测得 0μ为一常数。非铁磁性物质的μ近似等于0μ。 而铁磁性物质的磁导率很高, 0μ μ。单位:亨/米(H /m ) 5.几种常用磁性材料的磁导率

电路与磁路-电路的主要基本量

电路的主要物理量 无论是电能的传输和转换,还是信号的传递和处理,都体现在电路中电流、电压和电功率的大小及它们之间的关系上。 1.2.1 电流 导体内的自由电子(即电荷)在电场中受电场力的作用下作定向运动,形成电流。电流的强弱用电流强度来衡量。电流强度在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面积的电荷量。设在d t 时间内通过横截面积为S 的导体的电荷量为d q ,则电流强度为 规定正电荷的运动方向或负电荷运动方向相反的方向为电流的实际方向。在外电场的作用下,正电荷将沿着电场方向运动,负电荷则为逆向,电流的实际方向总是和外电场方向一致。电流是时间的函数。 电流有交流电流和直流电流两种。交流电流的电流大小及方向都随时间的变化而变化,我们常用小写字母i 表示 图1 直流电流的电流大小 和方向不随时间变化 而变化,常用I 表示。对于直流电流,若在 时间t 内通过的导体 横截面积的电荷量为Q ,则电流为 图2 国际单位制中,电流的单位是安培(A ),简称安。当每秒通过导体横 截面的电荷量为1库伦(C )时,电流为1A 。 电流单位从大到小可表示为 1kA=103A=106mA=109μA 1.2.2 电压和电动势 Δt ΔQ ==dt dq i t Q = I

1.电压 一个电源的两级上总是存在正、负电荷,正负电荷之间存在一个电场,若将电源正负极通过负载连接成一个闭合电路,在电场力的作用下,正电荷要从电源正极A 经过负载和导线流向电源负极B (实际上是带负电的电子由负极流向正极),形成了电流,而电场力就对电荷做了功。电场力对电荷做的功就是A 、B 两点间的电压,用U AB 表示,电压是衡量电场力做功能力的一个物理量。 图3 若电场力做功dW ,使电荷d q 经外电路由电源正极A 移动到负极B ,则U AB 为q W d d U = AB 电场力做功与路径无关,即电压与路径无关,仅取决于始末点位置。电路中任意两点的电压有确定的数值。电场力把正电荷从高电位点移到低电位点,即为电位降的方向。所以电压可以用电位表示,电位即物理学中的电势,用V 表示,单位是伏特(V )。两点的电压就是这两点间的电势差,A 、B 两点间的电压可表示为 U AB =V A -V B 国际单位制中,电压的单位是伏特(V ),简称伏。当电场力把1C 的电荷从一点移动到另一点所做的功为1J (焦耳)时,这两点间的电压为1V 。电压单位从大到小可表示为 1kV=103V=106mV=109μV 2.电动势 相对于电源正、负极间的外电路而言,通常把电源内部正、负极间的电路称为内电路。在电场力的作用下,正电荷源源不断地从电源正极经外电路达到电源负极,于是电源正极上的正电荷数量不断减少。要维持电流在外电路中流通并保持恒定,就要使移动到电源负极上的正电荷经过电源内部回到电源正极。

相关文档
最新文档