1、1）了解磁場的四個基本物理量和電磁感應概念。2）了解鐵磁性材料特性及其應用。3）理解磁路歐姆定律和磁路的基爾霍夫定律。4）了解變壓器的基本結構，掌握變壓器的基本工作原理。5）了解點火線圈與汽車傳統點火系統的工作過程。6）了解電磁鐵的工作特性。 lIFB 精選ppt3、磁導率、磁導率磁導率來表示物質的導磁性能。的單位是H/m(亨/米）。注意H/m10470 0r 不同的介質，磁導率也不同。磁導率值大的材料，導磁性能好。精選ppt磁導率與真空磁導率近似相等，即 。如空氣、木材、紙、鋁等。注意鐵磁性物質的磁導率鐵磁性物質的磁導率是個變量，它隨磁場的強弱而變化。是個變量，它隨磁場的強弱而變化。 材料分

2、類：非磁性材料鐵磁性材料磁導率遠遠大于真空磁導率，即 ，可達到幾百到上萬。材料如鐵、鈷、鎳及其合金等。所以電器設備如變壓器、電機都將繞組套裝在鐵磁性材料制成的鐵心上。精選ppt BH 磁場強度的大小取決于電流的大小、載流導體的形狀及幾何位置，而與磁介質無關。H和B同為矢量。H的方向就是該點B的方向。在后面學到的磁路問題中，常常用到磁場強度這個物理量。 lH d IlH dlINH 或或精選ppt3.1.2 電磁感應1、電磁感應定律 在1831年英國科學家法拉第發現：，變化的磁場能使閉合的回路產生感應電動勢和感應電流。感應電動勢的大小正比于回路內磁通對電流的變化率。 1833年，楞次對法拉第電磁

3、感應定律進行補充：閉合回路中感應電流的方向，總是使它所產生的磁場阻礙引起感應電流的原磁通的變化。這就是楞次定律。法拉第電磁感應定律：楞次定律：具體地說，如果回路由于磁通增加而引起的電磁感應，則感應電流的磁場與原來的磁場反向；如果回路由于磁通減少引起電磁感應，則感應電流的磁場與原來的磁場相同。簡要地說，感應電流總是阻礙原磁通的變化。 法拉第電磁感應定律和楞次定律分別從大小和方向兩方面闡述了感應電動勢與磁通的關系。 精選pptdtddtNddtdNe)( 為了便于分析、表達感應電動勢，通常設定感應電動勢與磁通的參考方向符合右螺旋關系，則電磁感應定律可用下式表達：對于一匝線圈由電磁感應所產生的感應電

4、動勢為: 式中，磁通的單位為Wb；時間的單位為S；電動勢的單位為V。 若線圈匝數為N匝，每匝線圈內穿過的磁通為，則與此線圈相交鏈的總磁通稱為磁鏈，用表示,即 （） 式（）不僅表明了感應電動勢的大小，而且可以表明其方向。此時線圈的感應電動勢為 e(t)精選pptdtde2、自感L 當閉合線圈通電流，就會產生磁場，那么當電流交變，就會使磁場交變，從而在線圈自身產生感應電動勢，這種現象稱為自感現象，這種電動勢稱為自感電動勢eL。 電流通過線圈時產生的磁鏈與電流i在大小上成正比，為了便于分析、計算，引入一個參數L，稱為線圈的自感系數，即 LiN式中，為磁鏈；L為自感系數，簡稱為電感或自感。通常選擇磁鏈

5、與電流 i在方向上滿足右手螺旋定則。假設線圈中的電阻等于零（由無電阻的導線繞制而成），那么這個線圈就稱之為電感元件，顯然它是一個理想元件。精選ppt()Ldd LidieLdtdtdt 當自感系數L為一個常數，即不隨磁鏈與電流I的改變而改變，這種電感元件稱為線性電感元件，否則即為非線性電感元件。式（1）與式（2）是電動勢的兩種表達式， （2）一般當電感L為常數時，多采用式（2）。而分析非線性電感時，由于L可變，一般采用式（1）。注意若為線性電感元件對于鐵心線圈來說，電感L不為常數。 非線性電感精選pptdtdiLeu 3、電感元件上電壓與電流的關系 習慣上選擇電感元件上的電流、電壓、自感電動勢

6、三者參考方向一致，則 在直流電路中，由于電流變化率為零，所以電感電壓等于零，電感元件相當于短路。電感的歐姆定律注意+NIfNSS精選ppt磁路：主磁通所經過的閉合路徑。磁路：主磁通所經過的閉合路徑。1u2uis 線圈通入電流后，線圈通入電流后，產生磁通，分主磁產生磁通，分主磁通和漏磁通。通和漏磁通。s：主磁通主磁通：漏磁通漏磁通線圈線圈鐵心鐵心變壓器的磁路精選ppt3.3.2 3.3.2 磁路的基爾霍夫第一定律磁路的基爾霍夫第一定律 對于有分支磁路，其分支匯集處稱為磁路對于有分支磁路，其分支匯集處稱為磁路的節點，磁路的任意節點所連接的各分支磁路的的節點，磁路的任意節點所連接的各分支磁路的代數和

7、等于零。代數和等于零。01I I1 1N N1 132N N2 2I I2 20321即：即：精選pptHLNI 在無分支的均勻磁路在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強度相等）中，安培環路定律可寫成：各處的磁場強度相等）中，安培環路定律可寫成：磁路磁路長度長度L線圈線圈匝數匝數NIHL：稱為磁位差。稱為磁位差。NI：稱為磁動勢。一般稱為磁動勢。一般 用用 F 表示。表示。F=NI3.3.3 3.3.3 磁路的基爾霍夫第二定律磁路的基爾霍夫第二定律精選pptHLNI總磁動勢總磁動勢 在非均勻磁路在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場（磁路的材料

8、或截面積不同，或磁場強度不等）中，強度不等）中，總磁動勢等于各段磁位差之和。總磁動勢等于各段磁位差之和。00lHIHNI例：例：INl0l精選ppt對于均勻磁路對于均勻磁路 LSLBHLNI磁路中的磁路中的歐姆定律歐姆定律3.3.4 磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律則：則： mRLSNIFINSL注：由于磁性材料注：由于磁性材料 是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性 分析，不做定量計算。分析，不做定量計算。SLRm令：令：Rm 稱為磁阻稱為磁阻精選ppt磁路和電路的比較（一）磁路和電路的比較（一）磁磁路路電電路路磁通磁通INI磁壓降磁壓降HL磁動勢磁動勢INF 電動

9、勢電動勢電流電流電壓降電壓降UEIR+_EU精選ppt基本定律基本定律mRF 磁阻磁阻SlRm磁感應磁感應強度強度SB 基爾霍夫定律基爾霍夫定律HLNI0磁磁 路路IN歐姆定律歐姆定律電阻電阻電流電流強度強度基爾霍夫定律基爾霍夫定律0IUEREI SlRSIJ磁路與電路的比較磁路與電路的比較 (二二)電電 路路R+_EIu(Ni)i ddtNe tNedd （磁通勢）（磁通勢）tiLdd 常常數數 iNLeeRi u )(ddetiLRi )()(EEIRU )(jEIXIR t, sinm )sin(ddddmttNtNe tN cosm )90t(sin2m fN)90(sinm tE m

10、mm444222 fN.fNEE EU (V) 444444mmSfNB.fN.EU )(jEIXIRU N8100207SBF tsinm0 BB 81002m7mSBF N 161021d102m7m0SBFtfTFT O精選ppt內內 容容 直流電磁鐵直流電磁鐵 交流電磁鐵交流電磁鐵 鐵芯結構由整塊軟鋼制成, 無短路環 由硅鋼片制成, 有短路環 吸合過程 電流不變, 吸力逐漸加大 吸力基本不變, 電流減小 吸合后 無振動 有輕微振動 吸合不好時 線圈不會過熱 線圈會過熱, 可能燒壞 直流電磁鐵與交流電磁鐵比較直流電磁鐵與交流電磁鐵比較 變壓器是靜止的電磁器械，在電力系統和電子線路中應用廣

11、泛。：變電壓（變電壓（電力系統電力系統）變電流（變電流（電流互感器電流互感器）變阻抗（變阻抗（電子線路中的阻抗匹配電子線路中的阻抗匹配）經濟地輸電經濟地輸電合理地配電合理地配電安全地用電安全地用電 它利用電磁感應原理，將一種交流電轉變為它利用電磁感應原理，將一種交流電轉變為另一種或幾種頻率相同、大小不同的交流電。另一種或幾種頻率相同、大小不同的交流電。 發電廠發電廠10.5kV輸電線輸電線220kV升壓升壓儀器儀器36V降壓降壓實驗室實驗室380 / 220V降壓降壓變電站變電站 10kV降壓降壓降壓降壓變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+由高導磁硅鋼片疊成由高導

12、磁硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心變壓器的結構變壓器的結構單相變壓器三相電力變壓器1一信號式溫度計；2一吸濕器；3一儲油柜；4一油表；5一安全氣邊；6一氣體繼電器；7一高壓套管；8一低壓套管；9一分接開關；10一油箱；11鐵心；12線圈；13放油閥門1u2uLZ1i2i單相變壓器單相變壓器+一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心(1) 空載運行情況空載運行情況一次側接交流電源，一次側接交流電源，二次側開路。二次側開路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1)

13、1 dd011tiLe tNedd 22 空載時，空載時，鐵心中主鐵心中主磁通磁通 是是由一次繞由一次繞組磁通勢組磁通勢產生的。產生的。(2) 帶負載運行情況帶負載運行情況一次側接交流電源，一次側接交流電源，二次側二次側。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有載時，鐵心有載時，鐵心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次繞組磁通勢共繞組磁通勢共同產生的合成同產生的合成磁通。磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN co

14、sm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE 有效值有效值:同同 理：理：)90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 根據根據KVL：1111111111jEIXIREEIRU 變壓器一次側等效電路如圖變壓器一次側等效電路如圖1m1111444Nf.EUEU 由于電阻由于電阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)較小較小,其兩端的其兩端的電壓也較小電壓也較小,與主磁電動勢與主磁電動勢 E 比較可忽略不計，則比較可忽略不計，則1E1R1I1U1E+一次側一次側一次側一次側KNNEEUU 2121201根據根據KVL：2m2202244

15、40Nf.EUU,I 結論：改變匝數比，就能改變輸出電壓。結論：改變匝數比，就能改變輸出電壓。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+2222ZUIZ 1m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z |2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情況下：一般情況下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221 結論：一次、二次側電流與匝數成反比。結論：一次、二次側電流與匝數成反比。或：或：221011NiNiNi 22Ni102211NiN

16、iNi 空載磁勢空載磁勢有載磁勢有載磁勢22IUZ 11IUZ ZKIUKKIKUIUZ22222211 ZKZ2 結論：結論： 變壓器一次側的等效阻抗模，為二次變壓器一次側的等效阻抗模，為二次側所帶負載的阻抗模的側所帶負載的阻抗模的K 2 倍。倍。 1U2U1I2IZ+1U1IZ +：信號源信號源IER0RL+108800LL21 RRNNKIE1N2U2ILR2N+如圖，交流信號源的電動如圖，交流信號源的電動勢勢 E= 120V，內阻，內阻 R 0=800 ，負載為揚聲器，其等效電阻為負載為揚聲器，其等效電阻為RL=8 。要求。要求: （1）當）當RL折算到原邊的等效電阻折算到原邊的等效電

17、阻 時，求變壓器的匝數比和信號時，求變壓器的匝數比和信號源輸出的功率；（源輸出的功率；（2）當將負）當將負載直接與信號源聯接時載直接與信號源聯接時,信號信號源輸出多大功率？源輸出多大功率？0LRR W548008008001202L2L0.RRREP 0LRR W1760888001202L2L0.RRREP （2，為：為： Fe2cosPRIUIP 2212PPPPCuFepp AXax Aax 同極性端用同極性端用“”表示表示。增加增加+ 聯接聯接 23 Nf.Um2444220 NN1324 NN1324 聯接聯接 13， 2 4ii Nf.U444110m 當電源電壓為當電源電壓為220V時：時：220u+110u+電源電壓為電源電壓為110V時：時：不行（兩繞組必須并接）不行（兩繞組必須并接）iuNN1324 Ni2220 Ni 1102220110 ii+兩個線圈中的磁通抵消兩個線圈中的磁通抵消原因：原因：電流電流 很大很大11Rui 1111eRiu 感應電勢感應電勢0e