电磁应用技术

H=
B
µ
或 B = µH
式中，B的单位为T，µ的单位为H/m ，H的单位为A/m （安/米）。磁场强度是矢量，其方向与该点磁感应强 度的方向相同。
案例1 动圈式扬声器
案例叙述：扬声器又称喇叭，是一种将电能转化为声能的 电声器件。根据在磁场中的通电导体要受到力的作用的原 理，人们发明了扬声器。动圈式扬声器主要由环形永久磁 铁、音圈架、音圈、纸盆架和纸盆等部件组成。音圈先粘 在音圈架上，然后再与纸盒粘接在一起，纸盒固定在纸盆 架上。 案例分析：当音频电流通过音圈时，音圈在磁场中受到磁 场力的作用发生振动，其振动频率与音频电流的频率相同。 音圈的振动带动纸盆振动，从而发出声音。音频电流越大， 作用在音圈上的磁场力越大，音圈和纸盆振动的幅度越大， 从而产生的声音就越响。由于音频电流的大小和方向不断 变化，就使扬声器产生随音频变化的声音。
磁电式仪表广泛地应用于直流电压和 电流的测量。 磁电系测量机构配上变换器还可用于 交流功率或频率、相位等非电量的测 量。
案例3：直流电动机
磁场对通电线圈的作用 当线圈上有电流I通过时 通过时， 当线圈上有电流 通过时，与磁场方向垂直的两边就受到 两个大小相等、方向相反的电磁力的作用，这一对力（ 两个大小相等、方向相反的电磁力的作用，这一对力（也 线圈转动， 称力矩或转矩力）促使线圈转动 改变电流方向， 称力矩或转矩力）促使线圈转动，改变电流方向，转动方 向也改变。 向也改变。
µ µr = µ0
自然界中大多数物质的导磁性能都较差，如空气、塑料、 木材、铜、铝等，其μr≈1，称为非导磁物质；只有铁、钴、 镍及其合金等铁磁材料的导磁性能较好，其μr>>1，称为导 磁物质。因为铁磁材料的μr很高，因此利用铁磁物质来制 造电磁器件（如变压器、电动机等），将会使其体积大大 缩小，重量在为减轻。 顺磁物质 相对磁导率略大于1。如空气、铝、铬、铂等。 反磁物质相对磁导率略小于1。如氢、铜等。 反磁物质 铁磁物质相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上， 铁磁物质 且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧 体等。
Il
F — 通电导体所受磁场力，单位为N（牛顿）； I — 导体中的电流，单位为A（安培）； l — 导体的长度，单位为m（米）。
I F
图4-3左手定则中的 左手定则中的 三个物理量平面图
磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量。 磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量。磁感应强度是 矢量，它的方向与该点磁场的方向相同； 矢量，它的方向与该点磁场的方向相同； 在定义式中，采用的是均匀磁场，即均匀磁场中各点的磁 感应强度的大小相等、方向相同，磁力线是等距离的平行 直线， 【例4-1】 已知处于均匀磁场中、并与磁场方向垂直的载 流导体，导体的有效长度为0.1m，通入的电流为5A，导体 所受的电磁力为0.1N，求电磁感应强度B。 解： 根据电磁感应强度B的定义式，有
F=B I l sinα 当电流I与磁感应强 不垂直时（ 度B不垂直时（有一 个夹角）， ），可将 个夹角），可将B分 解为平行于电流的分 量B1（对电磁力无贡 献）和垂直于的电流 分量B2。
3．磁通Φ 在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于它的某一面积S的乘 积，称为该面积的磁通，用Φ表示 Φ = BS （4-4） 式中，B的单位为T, S的单位为m2, Φ的单位为Wb（韦 〔伯〕）。 磁通也是矢量，方向与磁感应强度的方向相同。式（4-4） 磁通也是矢量，方向与磁感应强度的方向相同 只适用于磁场方向与面积垂直的匀强磁场。当面积S与磁 场方向不垂直时，则磁通为 Φ = BS sinθ 式中，θ是磁场方向与面积S的夹角，如 图4-6所工测量中广泛使用的一种仪表，可 用于直流电压和电流的测量。万用表的表头就是采用磁电 系仪表。磁电系仪表由马蹄形磁铁和软铁心柱组成仪表的 磁路。可动线圈由转轴支撑，可在马蹄形磁铁和软铁心柱 中转动。游丝连在转轴上，以产生反作用力。当可动线圈 通过测量电流，产生电磁力矩发生转动，转动的角度由指 针在表盘上指出。可动线圈在转动过程中，游丝也在扭紧， 产生反作用力矩，当可动线圈的电磁力矩与游丝的反作用 力矩相等时，可动线圈停止转动，表针指在被测电流的刻 度上。 安例分析：磁电系仪表的指针转动角度和线圈中通入的电 流的成正比，当将仪表串联在电路中，即可测量出电路中 电流的大小。根据欧姆定律，应用电阻的串并联，可以将 该表改造成电压表、电阻表等，我们使用的指针式万用表 就是由磁电系仪表作为表头的复合功能仪表。
2. 通电直导线周围的磁场 通电直导线周围磁场的方向，是在与导线垂直的平面上且 以导线为圆心的同心圆。磁场方向与电流方向之间的关系 可用安培右手螺旋定则来判断 右手螺旋定则来判断，如图4-2a所示。用右手握 右手螺旋定则来判断 住通电直导线，让拇指指向电流方向，四指弯曲，那么四 指所指的方向就是磁场的绕行方向。
φ = BS sin θ = BS sin 45o = 0.01× 0.01× 0.707Wb = 7.7 ×10−6Wb
4. 磁导率 磁导率μ 为了表征各种物质的导磁性能，引入了磁导率的概念。磁 磁 导率用μ表示 单位为H/m(亨/米)。导磁物质的μ越大，其 表示， 导率用 表示，单位为 亨 米 导磁性能越好，产生的附加磁场越强；μ越小，导磁性能 越差，产生的附加磁场越弱。 实验表明，真空中的磁导率μ0=4π×10-7H/m，为一常数 真空中的磁导率μ H/m，为一常数。 真空中的磁导率 =4π 为了使用方便，常以真空的磁导率为衡量依据，将其他物 质的磁导率和真空的磁导率进行比较：某物质的磁导率μ 与真空磁导率μ0的比值，定义为该物质的相对磁导率，用 μr 表示，即
电动机原理
直流电动机
微型直流电动机是 由固定磁极、换向 器、电刷、Y形转子、 绕子等组成。 Y形转子绕有漆包线， 其Y形转子的各个部 分均对称地与换向 顺相连。当按图中 极性接入直流电源， 电流从左侧电刷流 入，通过电刷和电 动机绕组，由右侧 电刷流出。
（a）
（b）
（c）
（d）
背景：铁磁材料在外磁场的作用下使磁场大大增强，而其 背景：铁磁材料在外磁场的作用下使磁场大大增强， 他材料在外磁场的作用下磁场没有什么变化， 他材料在外磁场的作用下磁场没有什么变化，即铁磁材料 有很好的磁化特性。如电动机、 有很好的磁化特性。如电动机、变压器等电器设备都要采 用铁心作磁路。 用铁心作磁路。
4.2.铁磁材料的磁化特性及磁性材料分类 铁磁材料的磁化特性及磁性材料分类
4.2.1 铁磁材料的磁化特性、磁化曲线及磁滞回线 铁磁材料的磁化特性、 1. 电磁现象的电本质 无论是磁体产生的磁场还是导线中电流产生的磁场，其本 质是一样的，即磁场都是由电流产生的。 2．铁磁材料的磁化特性
任务一 电磁场与电磁基本物理量
电流除了流过电阻性负载以发光、发热的形式做功以外， 电流除了流过电阻性负载以发光、发热的形式做功以外， 更多的是以磁能的形式或将磁能转化为机械能的形式做功。 更多的是以磁能的形式或将磁能转化为机械能的形式做功。 电流的产生和应用实际上是在电和磁的相互转化中进行的。 电流的产生和应用实际上是在电和磁的相互转化中进行的。 电磁现象包括电流的磁场（电生磁）和电磁感应（ 电磁现象包括电流的磁场（电生磁）和电磁感应（磁生 电）。
5. 磁场强度 磁场强度H 当通电线圈的匝数和电流不变时，线圈中的磁场强弱与线 圈中的导磁物质有关。由其铁磁材料，不同类型其磁导率 不同，同一材料其磁导率μ值还不是常数，使磁场的计算 比较复杂，因此引入了一个与物质的磁导率无关的辅助量 来表示磁场的强弱，称为磁场强度。其定义为：磁场中某 点的磁感应强度B与介质的磁导率μ之比，称为该点的磁场 强度，用H表示，即
图4-2b螺线管的磁场方向及判断 螺线管的磁场方向及判断
N
S
4.1.2磁场的基本物理量 磁场的基本物理量 1. 磁感应强度 磁感应强度B 均匀磁场 由前面分析了可知，磁场既有强弱，又有方向。为了表示 磁场的强弱和方向，引入了磁感应强度的概念。 磁场的重要特性之一是磁场对载流导体具有作用力（电磁 感应力），根据磁场的这一特性，用磁场中的载流导体受 力大小来定义磁感应强度。 F 式中，B — 磁感应强度，单位为T（特斯拉）； B=
项目三 电磁应用 技术知识
电磁应用技术（电感与变压器） 项目三 电磁应用技术（电感与变压器）
知识目标：了解磁感应强度、磁通、磁导率的基本概念。 知识目标：了解磁感应强度、磁通、磁导率的基本概念。 掌握判断电流磁场方向的右手定则和判断磁力方向的左手 定则。 定则。 了解铁磁材料的磁化特性、磁磁材料和软磁材料， 了解铁磁材料的磁化特性、磁磁材料和软磁材料，了解磁 路参数和磁路应用。 路参数和磁路应用。 理解电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件， 理解电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件，掌握楞次 定律和右手定则。 定律和右手定则。 了解自感和互感现象及其在实际中的应用。 了解自感和互感现象及其在实际中的应用。 了解涡流现象及其应用。 了解涡流现象及其应用。
B θ
磁场方向与面积S的夹角 图4-6磁场方向与面积 的夹角 磁场方向与面积
【例4-3】 已知一均匀磁场，磁感应强度B= 0.01T， 该磁场的磁力线以θ=45o夹角穿入面积为0.01m2的 截面，求穿入截面的磁通。 解： Φ = BSsinθ=BSsin45o= 0.01×0.01×0.707Wb=7.7×10－6Wb
图4-2载流直导线的磁场方向及判断
3．通电螺线管的磁场 ． 通电螺线管周围的磁场与条形磁铁周围的磁场相似，磁力 线的形状也相似。通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两 个磁极，两端磁极的极性与电流方向有关，其方向也用右 手螺旋定则来判定：用右手握住螺线管，弯曲的四指沿着 电流方向，那么伸直的大拇指所指的一端就是通电螺线管 的北极N，而另一端就是南极S，如图4-2b所示。 4．磁场的能量 ． 磁场除了具有大小和方向，还有 能量。磁场的建立过程是磁场的储 能过程；磁场的消失过程是磁场能 量的释放过程。因为磁场具有能量， 磁场之间才会有力的作用。