第01章电与磁精选PPT.ppt

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1、第01章电与磁第1页，此课件共84页哦 第一章第一章 电与磁电与磁 本章主要讲解内容本章主要讲解内容 第一节第一节 磁场的基本磁场的基本概念和基本物理量概念和基本物理量 第二节第二节 铁磁材料的磁性能铁磁材料的磁性能 第三节第三节 磁路的基本概念磁路的基本概念 第四节第四节 电磁感应电磁感应 第2页，此课件共84页哦第一节第一节 磁场的基本概念和基本物理量磁场的基本概念和基本物理量一、磁场的基本概念一、磁场的基本概念 1磁场与磁力线磁场与磁力线 （1）磁场磁场:当小磁针靠近永久磁铁时会发生偏转现象，这表明当小磁针靠近永久磁铁时会发生偏转现象，这表明在永久磁铁的周围有一种物质存在，这一物质称为磁

2、场。在永久磁铁的周围有一种物质存在，这一物质称为磁场。（2）磁力线磁力线:磁场的分布情况用闭合磁力线来描述。磁场的分布情况用闭合磁力线来描述。在磁铁的外部，磁力线从在磁铁的外部，磁力线从N极出发，经外部空间进入极出发，经外部空间进入S极；再极；再由由S极经磁铁内部回到极经磁铁内部回到N极而组成闭合回线，即磁力线是闭极而组成闭合回线，即磁力线是闭合的。合的。返回本章第3页，此课件共84页哦图图1-1 条形磁铁的磁场条形磁铁的磁场返回（3）磁场方向）磁场方向l1曲线上曲线上a点的点的磁场方向磁场方向即即为为a点切线点切线l2的方向，的方向，（4）磁场强弱）磁场强弱磁力线的磁力线的疏密疏密反映了磁场

3、反映了磁场各处磁性的强弱程度；各处磁性的强弱程度；靠近磁铁两端的磁力线靠近磁铁两端的磁力线密，磁场就强，远离磁密，磁场就强，远离磁铁两端的磁力线疏，磁铁两端的磁力线疏，磁场就弱。场就弱。第4页，此课件共84页哦返回2电流的磁效应电流的磁效应 除了永久磁铁周围存在磁场外，当小磁针靠近通电导线除了永久磁铁周围存在磁场外，当小磁针靠近通电导线(或通或通电导线绕成的螺旋管线圈电导线绕成的螺旋管线圈)，小磁针会发生偏转，这说明通电，小磁针会发生偏转，这说明通电导线的周围和磁铁一样也存在着磁场，这种现象，称为电流的导线的周围和磁铁一样也存在着磁场，这种现象，称为电流的磁效应。磁效应。磁场是由电流产生的，磁

4、场的强弱及方向由通过导线的电流磁场是由电流产生的，磁场的强弱及方向由通过导线的电流决定。决定。第5页，此课件共84页哦（a）通电直导体）通电直导体 （b）通电螺线管线圈）通电螺线管线圈 图图1-2 磁场与电流的方向磁场与电流的方向返回2电流的磁效应电流的磁效应磁场方向的确定：磁场方向的确定：（a）右手握住直导体，拇指指右手握住直导体，拇指指向电流方向，则弯曲的四向电流方向，则弯曲的四指的指向即为磁场方向。指的指向即为磁场方向。（b）右手握住线圈，右手握住线圈，弯曲的四指指向电流方向，弯曲的四指指向电流方向，则拇指的指向即为螺旋管则拇指的指向即为螺旋管内部的磁场方向。内部的磁场方向。第6页，此课

5、件共84页哦二、磁场的基本物理量二、磁场的基本物理量 1磁感应强度磁感应强度B磁感应强度磁感应强度B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量，是理量，是矢量矢量。其。其定义式为定义式为:q-电荷所带电量电荷所带电量，单位是库伦（单位是库伦（C）B-磁感应强度磁感应强度，单位是特斯拉（单位是特斯拉（Tesla）V-电荷运动速度电荷运动速度，单位是米单位是米/秒（秒（m/s）f-电磁力电磁力，单位是牛顿（单位是牛顿（N）第7页，此课件共84页哦 均匀磁场：均匀磁场：如果如果磁场内各点磁感应强度的大小和方向均磁场内各点磁感应强度的大小和方向均同，则称其为均匀

6、磁场同，则称其为均匀磁场。均匀磁场可用疏密均匀、方向均匀磁场可用疏密均匀、方向相同的磁力线来表示（本书若没有特别说明，都指均匀相同的磁力线来表示（本书若没有特别说明，都指均匀磁场）。在均匀磁场中磁场）。在均匀磁场中I 通人导体的电流单位是安培通人导体的电流单位是安培(A)f-电磁力电磁力，单位是牛顿（单位是牛顿（N）l-导体长度导体长度，单位是米单位是米(m)第8页，此课件共84页哦 2磁通磁通定义：定义：磁通的定义是磁感应强度（假设磁场为均匀磁场）与垂磁通的定义是磁感应强度（假设磁场为均匀磁场）与垂直于磁场方向的面积的乘积直于磁场方向的面积的乘积 定义式：定义式：B 单位：特斯拉（单位：特斯

7、拉（Tesla）单位：韦伯（单位：韦伯（Wb）第9页，此课件共84页哦 3磁场强度磁场强度磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。强度和导磁率之比。B 单位单位：特斯拉：特斯拉 单位：安单位：安/米米 单位：亨单位：亨/米米IN为电流与线圈匝数的乘积，称为磁动势，用字为电流与线圈匝数的乘积，称为磁动势，用字F表示表示 F=NI (磁势单位为磁势单位为A)第10页，此课件共84页哦 4磁导率（导磁系数）和相对磁导率磁导率（导磁系数）和相对磁导率 （1）磁导率磁导率 定义：表征各种材料导磁能力的物理量。定义：表征各种材料导磁能力

8、的物理量。定义式：定义式：=B/H (H/m)（2）相对磁导率相对磁导率定义：一般材料的磁导率和真空中的磁导率之定义：一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率。比，称为这种材料的相对磁导率。定义式：定义式：r=/0第11页，此课件共84页哦第二节第二节 铁磁材料的磁性能铁磁材料的磁性能 为了在一定的的磁势作用下能激励较强的磁场，以为了在一定的的磁势作用下能激励较强的磁场，以使电机和变压器等电器设备尺寸缩小、重量减轻、性能使电机和变压器等电器设备尺寸缩小、重量减轻、性能改善，必须增加磁路的磁导率。所以电机和变压器的铁改善，必须增加磁路的磁导率。所以电机和变压器的铁心常用磁导

9、率较高的铁磁材料制成，下面对常用的铁磁心常用磁导率较高的铁磁材料制成，下面对常用的铁磁材料及其性质作简要说明。材料及其性质作简要说明。说明说明第12页，此课件共84页哦1.高导磁性高导磁性 （a）(b)图图1-3 磁性材料的磁化磁性材料的磁化思考：磁畴、磁化思考：磁畴、磁化第13页，此课件共84页哦2.磁饱和性磁饱和性图图1-4 磁化曲线磁化曲线 图图1-5 与与H的关系的关系非饱和段：非饱和段：oa、ab段段半饱和段：半饱和段：bc段段饱和段：饱和段：c点以后点以后图图1-4第14页，此课件共84页哦3.磁滞性磁滞性如果励磁线圈中通入交变励磁电流如果励磁线圈中通入交变励磁电流,对铁心进行反复

10、磁化，磁感应强度对铁心进行反复磁化，磁感应强度的变化总是滞后于磁场强度的变化的变化总是滞后于磁场强度的变化,这种现象称为这种现象称为磁滞现象磁滞现象.为消除剩磁所加的反向磁场强度为消除剩磁所加的反向磁场强度值值Hc称为称为矫顽力。矫顽力。图图1-6 磁滞回线磁滞回线第15页，此课件共84页哦由实验可知，铁磁材料不同，其磁滞回线和磁化曲线也不由实验可知，铁磁材料不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。图同。图1-7中示出了几种铁磁材料的磁化曲线。按磁性物中示出了几种铁磁材料的磁化曲线。按磁性物质的磁性能，磁性材料可以分成三种类型：质的磁性能，磁性材料可以分成三种类型：软磁材料、永软磁材料、永磁材料、矩

11、磁材料磁材料、矩磁材料。铁磁材料的类型铁磁材料的类型第16页，此课件共84页哦o 软磁材料软磁材料o具有较小的矫顽磁力，磁具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体硅钢、坡莫合金及铁氧体等。铁氧体在电子技术中等。铁氧体在电子技术中应用也很广泛，例如可做应用也很广泛，例如可做计算机的磁心，磁鼓以及计算机的磁心，磁鼓以及录音机的磁带、磁头。录音机的磁带、磁头。第17页，此课件共84页哦o 永磁材料永磁材料o具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久具有较大的

12、矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢、钴钢及铁镍铝钴合金等。磁铁。常用的有碳钢、钴钢及铁镍铝钴合金等。o 矩磁材料矩磁材料 o具有较小的矫顽力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定具有较小的矫顽力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机系统中可用作记忆元件、开关元件和逻辑性良好。在计算机系统中可用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体及元件。常用的有镁锰铁氧体及1J51型铁镍合金等。型铁镍合金等。第18页，此课件共84页哦o铁磁物质的磁性是与磁畴结构分不开的。当铁磁物质铁磁物质的磁性是与磁畴结构分不开的。当铁磁物质受到强烈的振动，或在高温下由于剧烈热

13、运动影响，受到强烈的振动，或在高温下由于剧烈热运动影响，磁畴取向性容易混乱。这时与磁畴联系的一系列铁磁磁畴取向性容易混乱。这时与磁畴联系的一系列铁磁物质（如高导磁率、磁滞等），就会全部消失。因此，物质（如高导磁率、磁滞等），就会全部消失。因此，管理人员在维修和安装电机时，都应注意。管理人员在维修和安装电机时，都应注意。注意啦！注意啦！第19页，此课件共84页哦第三节第三节 磁路的基本概念磁路的基本概念 磁通的路径称为磁路。磁通的路径称为磁路。一、磁路一、磁路在工程上，为了得到较强的磁场，广泛利用了铁磁物。在工程上，为了得到较强的磁场，广泛利用了铁磁物。在电机、变压器、继电器、在电机、变压器、继

14、电器、仪表等电器设备中应用铁仪表等电器设备中应用铁磁物质制成一定的形状，即人为地造成磁通的路径，磁物质制成一定的形状，即人为地造成磁通的路径，磁通主要在这部分空间内闭合，其周围则因导磁系数磁通主要在这部分空间内闭合，其周围则因导磁系数小得多而磁通极少。小得多而磁通极少。第20页，此课件共84页哦图图1-81-8（a a）是永磁式（磁电式）仪表的磁路，）是永磁式（磁电式）仪表的磁路，图图1-81-8（b b）为电磁继电器的磁路，）为电磁继电器的磁路，图图1-81-8（c c）为单相铁心式变压器的磁路，）为单相铁心式变压器的磁路，图图1-81-8（d d）为四极转枢式电机的磁路；）为四极转枢式电机

15、的磁路；图图1-8 几种常见磁路几种常见磁路几种常见的几种常见的磁路磁路第21页，此课件共84页哦磁路中的导磁材料的导磁系数一般不过比非磁性材磁路中的导磁材料的导磁系数一般不过比非磁性材料的导磁系数大料的导磁系数大几千倍几千倍。二、磁路的基本定律与磁路的特点二、磁路的基本定律与磁路的特点磁路概念的建立，是基于铁磁物质的导磁系数大大地超磁路概念的建立，是基于铁磁物质的导磁系数大大地超过了非铁磁物质的导磁系数。过了非铁磁物质的导磁系数。在电路中，导电材料的导电系数一般比电路周围绝缘材在电路中，导电材料的导电系数一般比电路周围绝缘材料的导电系数大料的导电系数大几千万倍几千万倍以上，以上，第22页，此

16、课件共84页哦因此，在磁路中漏磁现象比电路中漏电的现象因此，在磁路中漏磁现象比电路中漏电的现象大为显著。大为显著。把按照我们安排的路径而闭合的磁通称为主磁通，而把按照我们安排的路径而闭合的磁通称为主磁通，而把不按照这种路径闭合的磁通称为漏磁通。把不按照这种路径闭合的磁通称为漏磁通。第23页，此课件共84页哦 （a）（b）图图 1-9 磁路中的磁场分布磁路中的磁场分布第24页，此课件共84页哦图图1-10 1-10 有分支磁路的分配有分支磁路的分配磁路定律磁路定律磁路定律磁路定律由描述磁场性质的磁通连由描述磁场性质的磁通连续性原理和安培环路定律续性原理和安培环路定律导来的。导来的。第25页，此课

17、件共84页哦*1 1 安培环路定律安培环路定律 沿任何一条闭合回线沿任何一条闭合回线L，磁场强度，磁场强度H的线积分等于该闭合回线所的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和包围的电流的代数和 如果在均匀磁场中，沿着回线如果在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度磁场强度H 处处相等，则处处相等，则第26页，此课件共84页哦*2 2 磁路欧姆定律磁路欧姆定律 作用在磁路上的磁动势作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量等于磁路内的磁通量 乘以磁阻乘以磁阻 Rm第27页，此课件共84页哦磁通量磁通量等于磁通密度乘以面积等于磁通密度乘以面积 磁场强度等于磁场强度等于磁通密度除以磁导率磁通密度除以磁

18、导率 第28页，此课件共84页哦于是于是磁动势磁动势F=IN磁阻磁阻第29页，此课件共84页哦例例1 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积有一闭合铁心磁路，铁心的截面积S=910-4m2，磁路的平均长度磁路的平均长度 l=0.3m，铁心的磁导，铁心的磁导Fe=50000，套装在铁心上的励磁绕组为，套装在铁心上的励磁绕组为500匝。匝。试求在铁心中产生试求在铁心中产生1T的磁通密度时，需要多少励磁磁的磁通密度时，需要多少励磁磁动势和励磁电流？动势和励磁电流？第30页，此课件共84页哦解解 用安培环路定律求解如下用安培环路定律求解如下第31页，此课件共84页哦*3 3 磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍

19、夫第一定律在磁路的分支处所连接着的各个铁梗中磁通的代数和应在磁路的分支处所连接着的各个铁梗中磁通的代数和应恒等于零。恒等于零。*4 4 磁路的基尔霍夫第二定律磁路的基尔霍夫第二定律磁路中沿任意闭合回路磁压的代数和等于沿该回路磁势的代数和。磁路中沿任意闭合回路磁压的代数和等于沿该回路磁势的代数和。第32页，此课件共84页哦 综上所述，磁路和电路有很多相似之处。与电路一样，综上所述，磁路和电路有很多相似之处。与电路一样，计算磁路也是以磁路的基尔霍夫两条定律相似的定律计算磁路也是以磁路的基尔霍夫两条定律相似的定律为基础的。磁路的磁通、磁势、磁压、磁阻等量与电为基础的。磁路的磁通、磁势、磁压、磁阻等量

20、与电路中的电流、电动势、电压、电阻等量一一对应。而路中的电流、电动势、电压、电阻等量一一对应。而且，磁路的欧姆定律对应于电路的欧姆定律。且，磁路的欧姆定律对应于电路的欧姆定律。对比思考对比思考第33页，此课件共84页哦 另外必须指出，磁路和电路有一个本质的差别，即磁通另外必须指出，磁路和电路有一个本质的差别，即磁通并不像电流一样代表某种质点的运动。恒定磁通通过某并不像电流一样代表某种质点的运动。恒定磁通通过某磁阻并不像恒定电流通过电阻时那样具有能量形式的转磁阻并不像恒定电流通过电阻时那样具有能量形式的转换，会使电阻发热。换，会使电阻发热。对比思考对比思考第34页，此课件共84页哦磁路和电路有相

21、似之处，却要注意有以下几点差别：磁路和电路有相似之处，却要注意有以下几点差别：1）电路中有电流）电路中有电流I 时，就有功率损耗；而在直时，就有功率损耗；而在直流磁路中，维持一定磁通量，铁心中没有功率流磁路中，维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗。损耗。2）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总有一部分漏磁通。总有一部分漏磁通。总结：总结：第35页，此课件共84页哦3）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所的；而磁路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。变化。4）对

22、于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路中，路中，B和和H之间的关系为非线性，因此计算时之间的关系为非线性，因此计算时不可以用叠加原理。不可以用叠加原理。第36页，此课件共84页哦三、恒定磁通无分支磁路的计算三、恒定磁通无分支磁路的计算磁路的计算可以分为两类：磁路的计算可以分为两类：（1 1）已知磁通求磁势已知磁通求磁势；（2 2）已知磁势求磁通。已知磁势求磁通。在此我们仅讨论已知磁通求磁势，并且仅讨论无分在此我们仅讨论已知磁通求磁势，并且仅讨论无分支磁路。支磁路。第37页，此课件共84页哦无分支磁路中已知磁通求磁势，可以按照下列步骤进行：无分支磁

23、路中已知磁通求磁势，可以按照下列步骤进行：1.1.按照材料和截面的不同进行分段；按照材料和截面的不同进行分段；2.2.作出中心线，按照所给尺寸计算出磁路各段的截面作出中心线，按照所给尺寸计算出磁路各段的截面S1 S1、S2S2和长度和长度l1 l1、l2 l2；3.3.按已知的磁通计算各个段落的磁感应强度：按已知的磁通计算各个段落的磁感应强度：第38页，此课件共84页哦4.4.从各材料的从各材料的B-HB-H曲线（基本磁化曲线）上按已算出的曲线（基本磁化曲线）上按已算出的磁感应强度磁感应强度B1B1、B2 B2 找出与它们相对应的磁场强找出与它们相对应的磁场强度度 H1H1、H2 H2 5.5

24、.按照磁路的基尔霍夫第二定律求出所需要的磁势：按照磁路的基尔霍夫第二定律求出所需要的磁势：第39页，此课件共84页哦当所给磁路中有空气隙时，则可应用空气的导磁率当所给磁路中有空气隙时，则可应用空气的导磁率0 0=410410-7-7 H/m H/m，由空气隙的磁感应强度，由空气隙的磁感应强度B B0 0 计算其磁场强计算其磁场强度度H H0 0 ：注意注意第40页，此课件共84页哦 例例2 2 铁心由铸钢和空气隙构成，截面铁心由铸钢和空气隙构成，截面S SFeFe=0.0009m=0.0009m2 2，磁路平，磁路平均长度均长度l lFeFe=0.3m=0.3m，气隙长度，气隙长度=5=510

25、10-4-4m m，求该磁路获得磁通量，求该磁路获得磁通量=0.0009Wb=0.0009Wb时所需的励磁磁动势。时所需的励磁磁动势。第41页，此课件共84页哦解：解：铁心内磁通密度为铁心内磁通密度为从铸钢磁化曲线查得：与从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的对应的HFe=9102A/m铁心段的磁压降：铁心段的磁压降：第42页，此课件共84页哦所以，励磁磁势为所以，励磁磁势为 F=HFelFe+Hl=655A空气隙中：空气隙中：考虑气隙磁场考虑气隙磁场的边缘效应的边缘效应,其有效面积在其有效面积在长长 宽方向增宽方向增加一个值加一个值第43页，此课件共84页哦电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一

26、，它揭示电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面。了电与磁相互联系和转化的重要方面。第四节第四节 电磁感应电磁感应第44页，此课件共84页哦在电工技术中，运用电磁原理制造的发电机、在电工技术中，运用电磁原理制造的发电机、感应电动机和变压器等电器设备为充分而方便感应电动机和变压器等电器设备为充分而方便地利用自然界的能源提供了条件。地利用自然界的能源提供了条件。第45页，此课件共84页哦在电子技术中，广泛地采用电感元件来控制在电子技术中，广泛地采用电感元件来控制电压或电流的分配、发射、接收和传输电磁电压或电流的分配、发射、接收和传输电磁信号。信号。第46页，此

27、课件共84页哦在电磁测量中，除了许多重要电磁量的测量在电磁测量中，除了许多重要电磁量的测量直接应用电磁感应原理外，一些非电磁量也直接应用电磁感应原理外，一些非电磁量也可用之转换成电磁量来测量，从而发展了多可用之转换成电磁量来测量，从而发展了多种自动化仪表。种自动化仪表。第47页，此课件共84页哦一、电磁感应定律一、电磁感应定律1.1.电磁感应现象电磁感应现象18201820年奥斯特的发现，第一次揭示了电流能够产生磁。年奥斯特的发现，第一次揭示了电流能够产生磁。法拉第很快就想到磁能否产生电，精心地实验研究了法拉第很快就想到磁能否产生电，精心地实验研究了1010余年后，终于在余年后，终于在1831

28、1831年第一次发现了电磁感应现象，年第一次发现了电磁感应现象，并总结出电磁感应定律。并总结出电磁感应定律。什么是电磁感应现象？产生电磁感应现象的条件是什么是电磁感应现象？产生电磁感应现象的条件是什么？什么？第48页，此课件共84页哦 图图1-12 1-12 线圈的感应电势线圈的感应电势第49页，此课件共84页哦图图1-131-132.2.电磁感应定律电磁感应定律为了表述电磁感应的规律，以一匝为了表述电磁感应的规律，以一匝线圈为例。如所示设在时刻线圈为例。如所示设在时刻t t1 1穿过穿过导线回路的磁通量是导线回路的磁通量是1 1，在时刻，在时刻t t2 2 穿过导线回路的磁通量是穿过导线回路

29、的磁通量是2 2 ，那么，那么，在在t=tt=t2 2-t-t1 1 这段时间内穿过回路这段时间内穿过回路的磁通量的变化是的磁通量的变化是=2 2-1 1 ，则磁通量的变化率则磁通量的变化率 反映了磁通反映了磁通量变化的快慢和趋势。量变化的快慢和趋势。第50页，此课件共84页哦精确的实验表明，导体回路中感应电动势的大小等于穿过精确的实验表明，导体回路中感应电动势的大小等于穿过回路的磁通量的变化率回路的磁通量的变化率 。这个结论叫做。这个结论叫做法拉第电磁感法拉第电磁感应定律应定律 。即。即 ：（1-171-17）式中的负号代表感应电动势方向。感应电动势的方向问题式中的负号代表感应电动势方向。感

30、应电动势的方向问题是法拉第电磁感应定律的重要组成部分。是法拉第电磁感应定律的重要组成部分。法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律第51页，此课件共84页哦式（式（1-171-17）只适用于单匝导线组成的回路，如果回路不是）只适用于单匝导线组成的回路，如果回路不是单匝线框而是多匝线圈，如果穿过每匝线圈的磁通量相单匝线框而是多匝线圈，如果穿过每匝线圈的磁通量相同，均为同，均为 ，则，则 ，称为磁链或全磁通。，称为磁链或全磁通。则式（则式（1-171-17）可表达为）可表达为 说明说明第52页，此课件共84页哦由愣次定律可知，感应电动势的方向总是使得其感应电由愣次定律可知，感应电动势的方向总是使得其感

31、应电流产生的磁通来阻止原有磁通量的变化（增加或少）。流产生的磁通来阻止原有磁通量的变化（增加或少）。即根据感应电流的方向可以说明感应电动势方向。即根据感应电流的方向可以说明感应电动势方向。感应电动势感应电动势的方向的方向第53页，此课件共84页哦图图1-141-14感应电动势方向的确定感应电动势方向的确定 第54页，此课件共84页哦如图如图1-141-14，在图中把极插入线圈，可以看到磁棒插，在图中把极插入线圈，可以看到磁棒插入过程中穿过线圈的向下的磁通量增加，根据右手入过程中穿过线圈的向下的磁通量增加，根据右手定则可知，这时感应电流所激发的磁场方向朝上，定则可知，这时感应电流所激发的磁场方向

32、朝上，其作用相当于阻止线圈中磁通量的增加。其作用相当于阻止线圈中磁通量的增加。第55页，此课件共84页哦若线圈不动，磁铁向下运动，则通过线圈的磁通若线圈不动，磁铁向下运动，则通过线圈的磁通1 1的方向向下，而且对线圈来说磁通是增加的，由的方向向下，而且对线圈来说磁通是增加的，由楞次定律知线圈感应电流产生的磁通楞次定律知线圈感应电流产生的磁通2 2的方向与的方向与穿过它的磁铁磁通穿过它的磁铁磁通1 1方向相反，再根据右手定则方向相反，再根据右手定则知感应电流知感应电流i i从线圈内部从线圈内部a a流向流向b b，而感应电动势，而感应电动势e eL L的方向与其一致，由的方向与其一致，由a a

33、经线圈内部指向经线圈内部指向b b，而线圈，而线圈两端的电压由两端的电压由b b指向指向a a如图如图1-141-14所示所示 。第56页，此课件共84页哦感应电动势的确定感应电动势的确定一般情形下，感应电动势的大小和方向可由下式来决一般情形下，感应电动势的大小和方向可由下式来决定：定：（1-191-19）式中的负号体现了感应电动势式中的负号体现了感应电动势e eL L的方向总是与磁通的方向总是与磁通 的增量相关。的增量相关。第57页，此课件共84页哦二、自感系数二、自感系数这种因线圈中电流变化而在线圈自身所引起的这种因线圈中电流变化而在线圈自身所引起的感应现象通常叫做感应现象通常叫做自感现象

34、自感现象，所产生的电动势叫做所产生的电动势叫做自感电动势自感电动势。当一线圈中的电流变化时，它所激发的磁场通当一线圈中的电流变化时，它所激发的磁场通过线圈自身的磁通量（或磁链）也在变化，使过线圈自身的磁通量（或磁链）也在变化，使线圈自身产生感应电动势。线圈自身产生感应电动势。第58页，此课件共84页哦（a）（b）图图1-17 1-17 自感现象的演示自感现象的演示自感现象自感现象突然闭合K突然断开K第59页，此课件共84页哦 （1-211-21）（1-221-22）（1-231-23）式式1-231-23相量图如相量图如图图1-11-18 8所示。所示。图1-18第60页，此课件共84页哦对式

35、对式1-231-23的阐述的阐述由式由式1-231-23可以看出，对于相同的电流变化率，比例系可以看出，对于相同的电流变化率，比例系数数L L越大的线圈所产生的自感电动势越大，即自感作越大的线圈所产生的自感电动势越大，即自感作用越强。用越强。比例系数比例系数L L称为称为自感系数自感系数，简称，简称自感（电感）自感（电感）。第61页，此课件共84页哦根据式（根据式（1-211-21）和式（）和式（1-221-22）也有自感的两种定义。）也有自感的两种定义。据式（据式（1-221-22），数值上等于线圈中电流强度变化率为），数值上等于线圈中电流强度变化率为1 1单位单位时，在这线圈中产生的感应电

36、动势；时，在这线圈中产生的感应电动势；据式（据式（1-211-21），自感在数值上等于线圈中电流强度为），自感在数值上等于线圈中电流强度为1 1单位时通过线圈自身的磁通匝链数。单位时通过线圈自身的磁通匝链数。第62页，此课件共84页哦三、铁心线圈电路三、铁心线圈电路2.2.通交流电励磁的交流铁心线圈。通交流电励磁的交流铁心线圈。如交流电机、变压器及各种交流电器的线圈。如交流电机、变压器及各种交流电器的线圈。1.1.通直流电励磁的直流铁心线圈。通直流电励磁的直流铁心线圈。如直流电机的励磁线圈、电磁吸盘及各种直流如直流电机的励磁线圈、电磁吸盘及各种直流电器的线圈；电器的线圈；铁心线圈分为两种：铁心

37、线圈分为两种：第63页，此课件共84页哦直流铁心线圈的磁路直流铁心线圈的磁路通直流电励磁的直流铁心线圈的磁路的分析比通直流电励磁的直流铁心线圈的磁路的分析比较简单，因为励磁电流是直流，产生的磁通是较简单，因为励磁电流是直流，产生的磁通是固定的。固定的。第64页，此课件共84页哦这就是为什么交流线圈不能随意接直流电源的原因。这就是为什么交流线圈不能随意接直流电源的原因。在线圈和铁心中不会感生电动势，在一定的直在线圈和铁心中不会感生电动势，在一定的直流电压流电压U U下下,线圈中的电流线圈中的电流 I I只和线圈本身的电阻只和线圈本身的电阻R R有关。有关。第65页，此课件共84页哦交流铁心线圈的

38、磁路交流铁心线圈的磁路外加电压与磁通外加电压与磁通的关系，转换为相量形式：的关系，转换为相量形式：（2 2）磁通的极大值）磁通的极大值mm取决于外加正弦电压的有效值取决于外加正弦电压的有效值与频率。与频率。（1 1）在相位上，磁通）在相位上，磁通滞后于外加电压滞后于外加电压9090第66页，此课件共84页哦磁滞损耗磁滞损耗有功损耗有功损耗涡流损耗涡流损耗功功率率损损耗耗四、功率损耗与涡流四、功率损耗与涡流磁滞损耗磁滞损耗(P Ph h)：当铁磁体被反复磁化时当铁磁体被反复磁化时,由于磁由于磁滞原因而引起的功率损耗。滞原因而引起的功率损耗。有功损耗有功损耗第67页，此课件共84页哦图图1-21

39、1-21 涡流涡流涡流损耗涡流损耗(P Pe e)：当铁心中当铁心中磁通发生变化时磁通发生变化时,在铁心内在铁心内引起感应电动势和电流引起感应电动势和电流(即涡即涡流流)。由于涡流在铁心中造成。由于涡流在铁心中造成的功率损耗。的功率损耗。第68页，此课件共84页哦磁滞损耗和涡流损耗统称为铁损磁滞损耗和涡流损耗统称为铁损(P PFeFe)P PFeFe=P Ph h+P Pe e第69页，此课件共84页哦图图1-22 1-22 变压器铁芯中的变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施涡流损耗及改善措施第70页，此课件共84页哦五、电磁铁五、电磁铁11铁芯铁芯 22线圈线圈 33衔铁衔铁44静触点静触点 5

40、5动触点动触点66触点弹簧触点弹簧77释放弹簧释放弹簧 第71页，此课件共84页哦图1-24 电磁铁结构图第72页，此课件共84页哦电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁，再由衔带动电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁，再由衔带动控制触点闭合、断开或衔铁的动作可使其它机械装置控制触点闭合、断开或衔铁的动作可使其它机械装置发生联动。当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，发生联动。当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，衔铁或其它零件即被释放。衔铁或其它零件即被释放。第73页，此课件共84页哦电磁吸力电磁吸力电磁吸力的大小与经过气隙电磁吸力的大小与经过气隙进入衔铁的磁力线的多少及进入衔铁的磁力线的多少及其分布

41、有关其分布有关,它与气隙的磁它与气隙的磁通或磁密通或磁密B0的平方成正比的平方成正比,与气隙截面与气隙截面S0成正比。成正比。电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分 第74页，此课件共84页哦交流电磁铁的瞬时电磁吸力为交流电磁铁的瞬时电磁吸力为直流电磁铁的电磁吸力为直流电磁铁的电磁吸力为采用短路环采用短路环第75页，此课件共84页哦IU 直流励磁线圈电路的特点直流励磁线圈电路的特点（R R 为线圈的电阻）为线圈的电阻）1.1.直流电磁铁直流电磁铁第76页，此课件共84页哦U U 一定一定I I 一定一定磁动势磁动势 F=IN F=IN 一定一定磁通和磁阻成反比磁通

42、和磁阻成反比 （线圈中没有反电动势）（线圈中没有反电动势）IU第77页，此课件共84页哦交流励磁线圈电路的特点交流励磁线圈电路的特点ui2.2.交流电磁铁交流电磁铁交流激励交流激励线圈中产生感应电势线圈中产生感应电势第78页，此课件共84页哦ui电路方程：电路方程：的感应电势的感应电势 和和 产生产生一般情况下一般情况下 很小很小第79页，此课件共84页哦假设假设则则ui第80页，此课件共84页哦有效值有效值相量相量第81页，此课件共84页哦交流磁路中磁阻交流磁路中磁阻RmRm对电流的影响对电流的影响电磁铁吸合过程的分析：电磁铁吸合过程的分析：在吸合过程中若外加电压不变在吸合过程中若外加电压不变,则则基本不变。基本不变。iu第82页，此课件共84页哦 小小 电流小电流小电磁铁吸合后电磁铁吸合后(气隙小）气隙小）大大 起动电流大起动电流大 电磁铁吸合前电磁铁吸合前(气隙大）气隙大）注意：如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，注意：如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。第83页，此课件共84页哦作业：作业：1-1，1-2，1-3，1-4，1-5，1-61-7，1-8，1-9，1-10，1-11 第84页，此课件共84页哦