1..4.1電磁場及電磁感應(yīng)

項(xiàng)目1：電工技術(shù)基礎(chǔ)任務(wù)1.磁場與磁路任務(wù)2.磁場對電流的作用任務(wù)3.電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)劉萬輝副教授任務(wù)1.磁場與磁路1.磁鐵定義：具有磁性的物體。性質(zhì)：（1）磁鐵的兩端磁性最強(qiáng)，為磁極。指向南端的磁極叫南極（S）；指向北端的磁極叫北極（N）；（2）同性磁極互相排斥，異性磁極相互吸引。磁極之間的這種相互作用力，叫磁力；（3）磁鐵的N、S兩極相互依存，不能單獨(dú)存在；一、磁鐵與磁場一、磁鐵與磁場2.磁場定義：磁力作用的空間，具有力和能的性質(zhì)。特性：磁場還具有強(qiáng)弱和方向，而且不同位置上的強(qiáng)弱和方向也是不同的。磁力線：帶有方向的閉合曲線。外部由N→S,內(nèi)部S→N。磁場強(qiáng)弱：磁力線的疏密。磁場方向：磁力線在某點(diǎn)切線方向。1.通電直導(dǎo)體的磁場通電直導(dǎo)體的磁場是以導(dǎo)體為中心的同心圓，分布在垂直于導(dǎo)體的平面上，且越靠近導(dǎo)體的地方數(shù)量越多。二、電流的磁場磁場方向：與電流的方向滿足安培定則（右手螺旋），用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。2.通電環(huán)形體的磁場右手彎曲的四指與環(huán)形電流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。二、電流的磁場3.通電螺線管的磁場通電螺線管的磁場就是環(huán)形體磁場的疊加，所以判定環(huán)形電流的安培定則也可以判定螺線管的磁場，拇指所指的方向是螺線管內(nèi)部的磁場方向。二、電流的磁場通電螺線管磁場的強(qiáng)弱與電流、匝數(shù)成正比1.定義：磁通通過的閉合路徑。幾種常用磁路如圖示。三、磁路2.組成：簡單磁路—由鐵心單獨(dú)組成；較復(fù)雜磁路—由鐵心及空氣隙兩部分組成3.磁路的歐姆定律：在磁路中，磁通Φ與產(chǎn)生磁通的磁通勢F（磁源）成正比，與磁路的磁阻Rm成反比，這就是磁路歐姆定律，即三、磁路注意：由于μ不是常數(shù)，它隨勵磁電流而變，所以不能直接應(yīng)用于磁路的計算，它只能用于定性分析式中：磁通勢F=NI，用于產(chǎn)生磁通；

磁阻Rm=l/μS，表示磁路對磁通的阻礙作用；

l為磁路的平均長度；S為磁路的截面積。劉萬輝副教授任務(wù)2.磁場對電流的作用左手定則：伸平左手，使拇指與四指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，若四指指向?yàn)殡娏鞣较?，則拇指的指向就是受力方向。一、磁場對通電導(dǎo)體的作用1.磁場對通電直導(dǎo)體的作用：電磁力：通電直導(dǎo)體在磁場中所受的力。電磁力定律：式中B—磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

I—線圈通入的電流

S—線圈的面積，矩形線圈

S=ab×adα—線圈平面與磁場的夾角一、磁場對通電導(dǎo)體的作用2.磁場對通電線圈的作用：通電線圈在磁場中會受到轉(zhuǎn)矩的作用，稱為電磁轉(zhuǎn)矩。單匝線圈：N匝線圈：通電線圈在磁場中，磁場總要使線圈平面轉(zhuǎn)到與磁力線相垂直的位置。電磁轉(zhuǎn)矩T的方向根據(jù)力偶確定。一、磁場對通電導(dǎo)體的作用N匝線圈：線圈受到的轉(zhuǎn)矩大小與線圈在磁場中的位置相關(guān)。線圈平面平行磁力線時，線圈平面垂直磁力線時因α=0°，cosα=1，故轉(zhuǎn)矩最大T=NBIS因α=90°，cosα=0，故轉(zhuǎn)矩最小T=0二、磁場對通電半導(dǎo)體的作用霍爾效應(yīng)：在磁極磁場中放入一個長方形的半導(dǎo)體薄片，使磁力線垂直于半導(dǎo)體表面，當(dāng)在半導(dǎo)體的一個側(cè)面上通入電流時，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在另一個側(cè)面上將出現(xiàn)一定的電壓?；魻栃?yīng)產(chǎn)生的電壓叫霍爾電壓UH。

RH為霍爾系數(shù)d為半導(dǎo)體厚度劉萬輝副教授任務(wù)3.電磁感應(yīng)一、直導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的大小：式中B—磁感應(yīng)強(qiáng)度

v—切割速度

L—有效長度

α—運(yùn)動方向與磁場方向的夾角感應(yīng)電動勢方向：用右手定則確定二、線圈的感應(yīng)電動勢法拉第定律：線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與穿過線圈的磁通量的變化率成正比。設(shè)線圈有N匝，磁通的變化率為dΦ/dt，則

楞次定律：在線圈回路中，感應(yīng)電流的方向總是使其產(chǎn)生的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。用楞次定律判斷感應(yīng)電流（電動勢）方向的步驟（1）確定線圈中磁通量的變化趨勢（增加或減?。唬?）由楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向；（3）根據(jù)感應(yīng)磁場方向，用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流方向；（4）根據(jù)一致原則由感應(yīng)電流方向，定出感應(yīng)電動勢方向。二、線圈的感應(yīng)電動勢三、自感現(xiàn)象1、定義：由通入線圈的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象就稱為自感現(xiàn)象，由自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢，用符號eL表示。電感是表示線圈中單位電流產(chǎn)生的自感磁鏈的物理量線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)的磁導(dǎo)率等有關(guān)自感電動勢與電流的變化率（變化快慢）成正比。變化率越大，線圈的自感電動勢越大，相反，越小。在直流電路中，電流變化率為零，自感電動勢也為零，因此，線圈在直流電路中為短路狀態(tài)。注意：自感電動勢具有阻礙電流變化的性質(zhì)三、自感現(xiàn)象2、應(yīng)用：有利方面：濾波原理：當(dāng)脈動電流中的交流成分通過鐵心線圈時，線圈會產(chǎn)生自感電動勢，這個自感電動勢對交流成分起阻礙作用，使交流成分受到很大的衰減；而直流成分通過線圈時不產(chǎn)生自感電動勢，因此直流成分會不受阻礙地通過線圈送到輸出端。三、自感現(xiàn)象2、應(yīng)用：不利方面：在含有大電感的電器設(shè)備接通或斷開的瞬間會出現(xiàn)過電壓、過電流，使電器設(shè)備受到危害。三、自感現(xiàn)象在電流通路中，觸點(diǎn)起接通或斷開電路的作用。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，觸點(diǎn)依次接通和斷開，使通過一次線圈的電流急劇變化，將產(chǎn)生一個很高的自感電動勢，其方向與蓄電池的電動勢方向相同。兩個電壓疊加作用到觸點(diǎn)上，在觸點(diǎn)之間產(chǎn)生火花，使觸點(diǎn)燒壞。為了保護(hù)觸點(diǎn)，通常在觸點(diǎn)兩端并聯(lián)一個電容器C，以吸收貯藏在線圈中的磁場能，達(dá)到保護(hù)觸點(diǎn)的目的。四、互感現(xiàn)象1、定義：把由于一個線圈的電流變化而引起另一個線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象就稱為互感現(xiàn)象，由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為互感電動勢，用eM表示?；ジ须妱觿菖c施感電流的變化率（變化快慢）成正比四、互感現(xiàn)象2、應(yīng)用：有利方面：點(diǎn)火的過程如下：在觸點(diǎn)斷開瞬間，由于一次線圈的電流發(fā)生變化，會在二次線圈中產(chǎn)生高達(dá)10kV以上的互感電壓。高電壓加在火花塞電極兩端，將引起火花塞極間跳火，從而點(diǎn)燃汽缸中的可燃混和氣，使發(fā)動機(jī)工作。四、互感現(xiàn)象2、應(yīng)用：不利方面：互感現(xiàn)象帶來危害在電子設(shè)備中，若線圈之間的位置安