4.1磁场及磁路
磁场与电磁感应
第三章磁场与电磁感应 一、概述：（一）、磁场与磁路1、 磁体和通电导体周围存在着磁场。
磁场具有力和能的特性，描述磁场强与弱以及磁场方向常用磁力线。
磁力线在磁体外部从N 极到S 极，在磁体内部从S 极到N 极形成闭合曲线。
磁力线密集的地方磁场强，磁力线稀疏的地方磁场弱，磁力线上某点切线方向为该点磁场方向。
N 、S 分别为磁体的指北极（简称北极）和指南极（简称南极），同性磁极相斥，异性磁极相吸。
2、 通电直导线的磁力线方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅰ来确定；通电螺旋管的磁场方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅱ来确定。
3、 描述磁场的主要物理量有：磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度。
4、 了解铁磁材料、磁路、磁路欧姆定律、会计算磁阻。
（二）、电磁感应1、 当导体相对磁场作切割磁力线运动或线圈中磁通发生变化时就会在导体中引起电动势，这种现象称为电磁感受应，由电磁感应产生的电动势称为感受应电动势，由感应电动势引起的电流称为感应电流。
2、 计算感应电动势大小可用法拉第电磁感应定律，判别感应电动势的方向可用楞次定律。
3、 当电路中含有两个或两个以上相互耦合的线圈时，若在某一线圈中通以交变电流，则该电流所产生的交变磁通会在其他线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。
由互感引起的感应电动势称为互感电动势。
互感电动势的大小与方向可根据同名端来判别。
4、 互感线圈的联接分为顺串、反串；顺并和反并。
变压器就是利用互感原理工作的电磁元件。
5、 R —L 电路接通或断开直流电源（接通或断开称为换路），其换路前和换路后的电流不变，即)()(00-+=t i t i L L其中t0为换路时刻。
换路后电流的变化速度与时间常数RL=τ有关，τ的单位为秒。
二、知识要点：（一）磁场与磁路1、磁场，凡有磁力作用的空间称为磁场，磁场是一种特殊物质，具有力和能的特性。
（1）磁现象○1磁性：物体吸引铁磁性物质的性质。
磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路
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×10-7H/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。
第五章 磁场知识概括
第五章《磁场与磁路》知识要点概括一、磁场的产生1、磁场：是一种特殊的物质，它看不见、摸不着，但是又真实存在、具有一般物质所固有的一些属性（如力和能的特性）。
2、磁感线：是用来形象描述磁场强弱和方向的一系列曲线，这些曲线叫磁感线。
磁感线是一系列互不交叉的闭合曲线，在磁体外部由N 极指向S 极，在磁体内部由S 极指向N 极。
磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向就表示该点磁场的方向。
3、磁体的周围有磁场：磁铁、地球等磁体的周围存在磁场。
任何磁体都有两个磁极，一个叫北极（N），另一个叫南极（S）。
4、电流的周围有磁场。
一根导体通电后周围会产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。
电流产生的磁场方向判断：用右手螺旋定则（安培定则）来判断。
5、磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸。
二、描述磁场的物理量1、磁感应强度B：描述了磁场强弱和方向。
定义：IL F B =。
单位：特斯拉（T）。
2、磁通φ：描述了穿过某个面磁感线条数的多少。
φ=B S 。
单位：韦伯（Wb）。
3、磁导率μ：用来表示介质导磁性能的好坏。
不同介质磁导率一般不同，单位：亨／米（H ／m）。
真空的磁导率μ0＝4π×10－7H／m，且为一常数。
相对磁导率——某介质的磁导率与真空磁导率的比值，用μr 表示，即：0μμμ=r 4、磁场强度H：磁场强度是把电与磁联系起来的一个辅助量。
μB H =。
单位：安/米（A/m）。
三、物质的磁化：1、磁化：使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。
磁化的本质：铁磁材料内部存在大量的“小磁畴”，每个小磁畴就是一个小磁体。
磁化前，这些小磁畴排列杂乱无章，它N SI地理北极地理南极们产生的磁场互相抵消，对外不呈现磁场。
但当有外磁场作用时，小磁畴会发生翻转，取向排列变得一致，它们的磁场互相加强，对外呈现出磁场。
2、磁化曲线与磁滞回线如图，横坐标H——表示外磁场的磁场强度。
纵坐标B——表示物质磁化后的磁感应强度。
磁的基本知识：磁场磁路磁性材料
磁的基本知识：磁场、磁路、磁性材料线圈通入电流时，在其周围会产生磁场。
把线圈套在铁心上，磁场会加强而且集中，并能吸引铁磁物质，使之运动。
电磁吸盘、电磁阀、接触器、继电器等许多电气设备就是利用这种原理制成的。
磁场被认为是一种能量，能吸引铁磁物质运动做功，把线圈通入的电能转化为铁质运动的机械能。
借助于磁场，很容易实现电能和机械能的相互转换，导线切割磁场运动，导线会产生感应电动势，基于这种原理制成的发电机，就是把机械能转换为电能的一个实例。
通电的导体在磁场中会受力运动，基于这种原理制成的电动机，就是借助于磁场实现电能转换成机械能的实例。
变压器是借助磁场的变化，使一种电压等级的交流电能转化为另一种电压等级的电能。
以上事实说明了，一个电工仅掌握电路方面的知识，而不掌握磁路、磁场方面的知识，那么，他的知识是残缺不全的。
从本节课开始将分四篇来学习有关知识，内容不是具体介绍每个电气设备的电磁原理，而是介绍它们共有的最基本的磁知识。
这样，在学习各个电气设备时，才有扎实的基础。
（有些部分在初级电工基础知识里面也是接触过的，这里再加深一次）。
磁场和磁路如图下图a所示，线圈通入电流I时，在其周围产生磁场。
在图中，磁场用虚线形象化地表示，称为磁力线。
磁力线箭头方向表示磁场方向，磁力线是无始无终的闭合回线。
产生磁场的电流称为励磁电流或激磁电流，电流值与线圈匝数N 的乘积IN称为磁动势F，记作F=IN，单位为安匝。
所产生的磁场方向与励磁电流方向之间符合右螺旋定则。
磁场方向常用南（S）、北(N ）极来描述，图a中，线圈上方为S极，下方为N极，把线圈包含的一段磁路称为内磁路，未包含的磁路（即空气中的磁路）称为外磁路，外磁路的磁场方向由N极指向S极，内磁路磁场方向则由S极指向N极。
为使较小的励磁电流能产生较大的磁场，并把磁场集中在一定范围内加以利用，常把线圈套在由铁磁材料制成的一定形状的铁心中。
图b是电磁铁未吸合时的磁路。
由于铁磁材料容易导磁，故大部分磁力线在铁心中形成闭合回路，这部分磁通称为主磁通Φ，另外一小部分磁力线则不经过铁心而经过空气形成闭合回路，这部分磁通称为漏磁通，记作Φs。
电工基础磁与电
电工基础(第3版）
*4.5.3 右手定则
右手定则：伸出右手，让大拇指与四指在同一平面内， 大拇指与四指垂直，磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导 体运动方向，四指所指的方向，就是感应电流的方向。
电工基础(第3版）
4.6 自感与互感
◎认识自感现象，说出电感的意义，写出磁场能的 表达式。 ◎知道常用电感器的类型，熟悉常用电感器的符号 功能和 典型应用。 ◎熟悉常用电感器的型号，会识别电感器的主要参 数。 ◎认识互感现象和涡流。
电工基础(第3版）
第4章 磁与电
知识目标
• 了解磁场的基本知识，理解磁场、磁感线、磁感应强度、磁通、 磁导率、磁场强度的基本概念。
• 理解电流的磁效应和安培定则，理解电磁力和左手定则。 • 理解电磁感应现象和电磁感应定律，理解右手定则。 • 知道常用电感器的类型，熟悉常用电感器的型号，会识别电感
器的主要参数。
电工基础(第3版）
3.磁场能
线圈中储存的磁场能量与通过线圈的电流的 平方成正比，与线圈的电感成正比。
电工基础(第3版）
4.6.2 电感器
电感器用绝缘导线绕成一匝或多匝以产生一定自感量的 电子元件，常称电感线圈，简称线圈。
电感器是用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件，也是电 子电路中常用的元器件之一。它在电路中用字母“L”表示。 电感器在电子线路中应用广泛，主要作用是对交流信号进行 隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路，实现振荡、 调谐、耦合、滤波、延迟、偏转等。
μ0 = 4π×10–7H/m
表4.1 常见铁磁物质的相对磁导率
电工基础(第3版）
4.2.4 磁场强度
磁场中各点的磁感应强度B 与磁导率μ 有关，计算比 较复杂。为方便计算，引入磁场强度这个新的物理量来表 示磁场的性质，用字母H 表示。磁场中某点的磁场强度等 于该点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值
磁场和磁路知识点总结
磁场和磁路知识点总结一、磁场基础概念1. 磁场的概念磁场是物质周围或者物质内部存在的空间,该空间内每一点都存在着磁力的作用，通常用B表示。
磁场是物质所具有的最基本的物理性质之一。
在物质中,由于电子自身的自转产生了绕轨道上前进的电流,而电流则产生磁场。
这就是原子、分子和物质微观结构形成的原因，说明了磁场的实质。
2. 磁感线磁感线是用来表示磁场的一种图示法，即表现磁场的方向、强度和区域的一种方法。
3. 磁场强度磁场强度，通常由H表示，是磁场介质内任一点单位长度磁体磁化，产生的磁场强度。
二、磁路的概念1. 磁路的概念磁路是由磁路主体和磁路气隙两个组成部分构成的。
它是闭合的，但绕封闭轮廓的电动机是有励磁的，则没有完全闭合磁路。
在不同的电供电压下，发生不同的电磁能量转化，是电机工作的基础。
2. 磁路设计的基本要求磁路设计是指设计电磁设备的磁路结构，又称磁路设计。
磁路设计的基本要求有很多，包括各种要素的选择及组合。
磁路设计应该是可以促进和推动电机效果，使电机保持最高效率的设计。
3. 磁路的分析磁路分析是为了定量计算磁路中各种参数的影响，及时发现磁路中可能存在的问题，进行技术分析和处理。
三、磁场与磁路的关系1. 磁场与磁路之间的联系磁场与磁路是相互联系的，磁场的产生、存在和变化，必然需要磁路作为周围环境。
反之，磁路中磁通的变化也必然会引起周围磁场的变化。
这种联系是磁场和磁路的关系。
2. 磁路与效应磁场与磁路的关系，不仅是在实际电磁设备中产生电机效应，磁路中的参数对于电磁设备的性能起着至关重要的作用。
任意一点的磁场强度、磁感应强度、磁通、磁势等都至关重要，同时又与磁路中各种参数有关。
不同的磁路、磁场产生和变化的结果，最终会在转换和作用电机效果过程中得到充分的体现，所以这点和电磁学颇为类似。
四、磁路的基本参数1. 磁路的导磁系数磁路的导磁系数，是磁路中的物质对磁通的相对通过能力。
磁路中磁通的大小是取决于磁路导磁系数的。
磁场和磁路
3．匀强磁场
在磁场中某一区域，若磁场的大小、方向都相同，这部分 磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相 互平行的直线。
三、电流的磁场
1．电流的磁场
动画 M5-1
直线电流的磁场
直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定，方法是：用 右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线 的环绕方向。
第五章 磁场和磁路
教学重点
1．了解直线电流、环形电流以及螺线管电流的磁场，会用 右手定则判断其磁场的方向。
2．理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念。
3．了解匀强磁场的性质及有关计算。 4．掌握磁场对电流作用力的有关计算及方向的判断，了解 磁场对通电线圈的作用。 5．了解铁磁性物质的磁化、磁化曲线和磁滞回线。 6．了解磁动势和磁阻的概念。
三、磁导率
1．磁导率 磁场中各点的磁感应强度 B 的大小不仅与产生磁场的电流和导 体有关，还与磁场内媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质有关。在磁 场中放入磁介质时，介质的磁感应强度 B 将发生变化，磁介质对磁 场的影响程度取决于它本身的导磁性能。
物质导磁性能的强弱用磁导率 来表示。 的单位是： 亨利/米(H/m)。不同的物质磁导率不同。在相同的条件下， 值越 大，磁感应强度 B 越大，磁场越强； 值越小，磁感应强度 B 越小， 磁场越弱。 真空中的磁导率是一个常数，用 0 表示 0 = 4 107 H/m
3． 磁场方向 ：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它 N极所指的方向即为该点的磁场方向。
二、磁感线
1．磁感线 在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点
的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图 5-1 所示。
图 5-1 磁感线
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1.磁
磁性是物质能吸引铁、钴、镍等金属的特性。而具有磁性的物体，称为磁体。
2.磁场及其性质
（1）磁场定义
电流、运动电荷、磁体或变化的磁场周围空间存在的一种特殊形态的物质。能够产生磁力的空间存在着磁场。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。
（2）性质
磁场是由运动电荷或变化电场产生的。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场的基本特征是能够对其中的运动电荷施加作用力，磁场对电流、对磁体的作用力或力矩皆源于此。
5.铁磁材料的分类
（1）软磁材料
特点是不易磁化也不易去磁，常用作电气设备的铁心，如硅钢、铸钢、纯铁等。
（2）磁材料
特点是不易磁化也不易去磁，常用作制造各种形状的永磁铁、扬声器磁钢。
（3）矩磁材料
特点是较小的外磁场就能使磁化达到饱和，去掉外磁场仍能保持饱和。由于电子计算机存储器的磁芯等记忆元件。
6.磁路欧姆定律
磁路定义：磁通集中通过的闭合路径称为磁路。
1.磁路的形成
为了获得较强的磁感应强度，都用铁磁材料做成各种形状的闭合铁心。这是由于铁磁材料具有很高的磁导率，铁心线圈中只要通过很小的电流，便能得到较强的磁场或较大的磁通。由于存在高磁导率铁心，电流产生的磁通或磁感线基本都约束在铁心的闭合路径中，周围弱磁性物质中的磁场则很弱。图是变压器、电机、电磁铁等设备的磁路。
2.磁饱和性
铁磁材料在被磁化的过程中，随着外磁场的逐步增强，当铁磁材料内部磁感应强度B几乎不随外磁场强度H增加的特性，叫做磁饱和。
3.磁滞性
在外磁场作正负变化（即大小和方向不断变化）的反复磁化过程中，发现铁磁材料内部的磁感应强度的变化总是滞后于外磁场的变化，这一特性称为磁滞性。
在反复磁化的过程中，铁磁材料内部的磁畴方向不断改变，造成分子振动加剧，温度升高，能量耗损，这是由于磁滞引起的，故而称为磁滞损耗。它会导致铁心发热，对设备运行不利，这在实际工作中应引起足够的注意。
（3）磁场磁场力的方向为该电磁场的方向。
（4）磁感线（磁力线）
在磁场中画一些曲线，使曲线上任何一点的切线方向都是这一点的磁场方向相同，这些曲线叫做磁力线。磁力线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁力线方向。磁铁周围的磁力线都是从北极出来指向南极，在磁体内部磁力线从南极指向北极。
2.磁路欧姆定律
在磁路中，磁通与产生磁通的磁源（磁通势）成反比，这就是磁路欧姆定律，即
Ø=NI/R
式中N—线圈匝数；
I—励磁电流；
R—磁阻。
应当指出磁路欧姆定律进行计算比较困难，一般只作定性分析。
展示/检查：
由于车内磁场强度不等导致反响球指向有偏差。
小结：
本节主要学习了磁场基本物理量、欧姆定律、磁场性质、铁磁物质的性质等。
（5）磁场的应用
在现代科技和人类生活中，处处可遇到磁场，发动机、电动机、变压器、电报、电话、收音机以及加速器、热核聚变装置、电磁测量仪表等无不与磁现象有关。甚至在人体内，伴随着生命活动，一些组织和器官内也会产生微弱的磁场。地球的磁极与地理的两极
3.磁场基本物理量
1.磁通量
磁场强度一般用磁力线表示。
定义：磁场中垂直穿过某一面积S的磁力线总数为穿过该面积的磁通量，简称磁通，用ø表示，单位韦伯（Wb）.。
教学后记：
讲授与问答
单位：亨利/米（H/M）.
2.磁场强度
定义：在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同一点的磁导率μ的比值称为该点的磁场强度H,即：H=B/μ。
单位：安/米（A/M）。
注意事项：磁场强度H与磁感应强度B的名称很相似，切忌混淆。H是为计算的方便引入的物理量。
4.铁磁物质的性质
1.高磁导性
铁磁材料具有极强的被磁化特性，在外磁场的作用下能够产生远远大于外磁场的附加磁场。这是什么原因造成的呢？原来在铁磁材料内部，存在着许多体积很小的自然磁化区，称为磁畴。在未被磁化时，这些磁畴排列杂乱无章，它们的磁场相互抵消，对外不显磁性，当铁磁材料被放入磁场中时，磁畴后顺着磁场的方向发生偏转，排列整齐，从而产生了一个与外磁场方向一致的辅助磁场，它与外磁场叠加，使铁磁材料呈现出极强的磁性，这就是铁磁材料高磁导率的物理本质。
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。规定：其值等于垂直于B矢量的单位面积的磁力线数。单位：特斯拉（T），即韦伯/米2，1T=1Wb/M2。
B=ø/S
2.磁导率μ
定义：衡量物质导磁能力大小的物理量。
大小：真空中的磁导率用μ0表示，实验测得μ0为一常数。非铁磁性物质的磁导率很高，μ﹥﹥μ0。
课题
4.1磁场及磁路
日期
星期
科长签字
教学
知识目标：掌握磁场基本物理量、磁路欧姆定律
能力目标：磁场的性质、铁磁物质的性质
素质目标：培养学生对磁场及磁路的认识
重点
与难点
重点：磁场的基本物理量、磁路欧姆定律
难点：磁场的性质、铁磁物质的性质
理论课堂----工作任务：
这是正仪表盘上方方向球的指向，请问为什么方向球指向和实际相差甚远？