电工基础(劳动版)第四章磁场与电磁感应精品课件

广州市机电技师学院精品课程——电工基础（劳动第四版）第四章磁场与电磁感应主讲：谢科2010-10Yoursitehere1、小组回顾2、头脑风暴，引入课题3、案例应用分析4、磁场的描述：磁感线（绘制）5、电流磁场6、介绍主要物理量上课环节Yoursitehere一、小组回顾上一章：电容器1、电容器有什么作用？2、电容的单位是什么？3、电容器有哪几种？4、选用时要注意什么问题？5、电容连接有哪两种基本形式？如何计算回顾提纲Yoursitehere二、头脑风暴关于磁场我们都知道了什么？请以最快的速度用关键词（四字以下）描述一下Yoursitehere课题引入：磁场知识的应用Yoursitehere东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”Yoursitehere电脑硬盘上的磁读写机构Yoursitehere永磁式电声喇叭示意图电磁感应的应用Yoursitehere小型电磁继电器（直流）电磁感应的应用Yoursitehere电磁感应的应用Yoursitehere交流接触器电磁感应的应用Yoursitehere电磁感应的应用Yoursitehere添加天津港相片电磁感应的应用Yoursitehere电动机电铃电磁感应的应用Yoursitehere变压器Yoursitehere主要依靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。使车体浮离轨道，就像一架超低空飞机贴近特殊的轨道运行。整个运行过程是在无接触、无磨擦的状态下实现高速行驶。时速可达500公里以上。电磁感应的应用Yoursitehere这是一款可以悬浮的灯。由上下两部分组成，灯罩是直接悬浮在上面的。它是利用了磁悬浮的原理使得灯罩和灯悬浮了起来。设计师AngelaJansen在荷兰设计周上刚刚展出了这款神奇的灯具，其中还包括其他的一些悬浮产品。磁悬浮灯Yoursitehere双缸洗衣机用的电磁阀电磁感应的应用Yoursitehere用在很多自动化设备上的牵引电磁铁电磁感应的应用Yoursitehere无声的大炮——电磁炮美国海军展示被电磁炮打中的靶子Yoursitehere汽车领域永磁起动电机传感器无刷直流电机计算机领域光驱存储器打印机消费类电子产品领域微型马达扬声器耳机麦克风电器领域便携式电动工具电机家用电器电机工业自动化领域磁耦合器伺服电机工业产品领域磁分离器磁起重设备磁性材料器件及应用Yoursitehere谁能说出这个电路是怎么样工作的？电磁应用案例电路Yoursitehere课题引入：磁场磁体及其性质：某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天然磁体和人造磁体两大类。常见的人造磁体有条形磁体，蹄形磁体和磁针等。Yoursitehere天磁磁体——软磁铁磁铁磁钢人造磁铁磁体：具有磁性的物体Yoursitehere把磁铁一分为二，它们的磁极给分割开吗？磁极：北极（N）与南极（S）SNYoursitehere磁极之间存在相互作用，同性相斥，异性相吸。磁极不能单独存在。SN异名磁极同名磁极Yoursitehere磁场两个磁极互不接触，却存在相互作用的力，这是为什么呢？原来在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质——磁场，磁极之间的作用就是通过磁场进行传递的。磁场是一种物质？Yoursitehere磁场这种物质看不见，摸不着，那如何描述呢？NS为了描述磁场而引入的假想曲线叫做磁感线。三、磁场的描述YoursitehereNSBNSNSFYoursitehere1.磁感线是空间分布的2.磁感线是假想的曲线，不真实存在3.任意两条磁感线不相交4.磁感线是闭合曲线，外部从N极指向S极内部从S指向N(与电场线不同）磁感线的特点Yoursitehere条形磁体的磁感线磁感线分布规律：外部：从磁体N极出发，回到S极终止。内部：S极指向N极Yoursitehere蹄形磁铁的磁感线磁感线的疏密表示磁场的强弱。Yoursitehere为什么指南针能指示南北呢？地球周围存在磁场，叫做地磁场。地球是个巨大的磁体Yoursitehere四、电流的磁场把一个小磁针放在通电导线旁，小磁针会转动；在铁钉上饶上漆包线，通上电流后，铁钉能吸住小铁钉。这些都说明，不仅磁体能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。试做一下Yoursitehere通电直导线产生的磁场判断方法：右手螺旋定则电线电流方向跳出纸面电流方向磁场方向Yoursitehere通电螺线管判断方法：右手螺旋定则拇指：磁场方向NS电流手指：电流方向Yoursitehere磁悬浮列车是如何产生动力的？那它又是如何刹车的呢？马上改变列车的磁场方向？请画出制动原理图。磁悬浮的悬浮原理磁悬浮列车Yoursitehere五、磁场的主要物理量1、磁感应强度（B）：为了定量地描述磁场中各点磁场中磁场的强弱和方向，需要引入磁感应强度等物理量。磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用字母T表示在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值称为该处的磁感应强度，用B表示，即FBIlYoursitehere2、磁通（φ）设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积，定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用φ表示磁通，则有φ=BS磁通的单位是韦伯，简称韦，用Wb表示。五、磁场的主要物理量Yoursitehere五、磁场的主要物理量3、磁导率（μ）不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，其单位为H/m。由实验测得真空中的磁导率μ0=4π×10-7H/m，为一常数。根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：顺磁物质相对磁导率稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。反磁物质相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。铁磁物质相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。Yoursitehere4、磁场强度（H）在真空中，通电线圈磁感应强度的大小与线圈的匝数、线圈长度及电流强度有关式中B0——通电线圈的磁感应强度，T；μ0——真空的磁导率，H/m；N——线圈的匝数；L——线圈的长度，m；I——线圈中的电流，A。00NIBl五、磁场的主要物理量BNIHlYoursitehereEdwinHall（1855～1938）霍尔效应是霍尔(Hall)24岁时在美国霍普金斯大学研究生期间，研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。霍尔效应Yoursitehere例１铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B时，则（）A.A、B一定互相吸引B.A、B一定互相排斥C.A、B间有可能无磁场力作用D.A、B间可能互相吸引，也可能互相排斥DYoursitehere例２把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时两者互不吸引，则（）A.甲有磁性，乙无磁性B.甲无磁性，乙有磁性C.甲和乙都有磁性D.甲和乙都没有磁性AYoursitehere例３磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后，就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（）A、磁体的吸铁性B、磁极间相互作用的规律C、电荷作用间的相互作用规律D、磁场对电流的作用原理AYoursitehere例４实验表明，磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是（）A、硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁B、硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝C、磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多D、硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引D几种电流周围的磁场分布直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场安培定则越弱越弱直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场立体图横截面图纵截面图YoursitehereYoursitehere安培(Andre-MarieAmpere,1775-1836)安培是近代物理学史上功绩显赫的科学家。特别在电磁学方面的贡献尤为卓著。从1814年参加科学会开始，在以后的二十多年中，他发现了一系列的重要定律、定理，推动了电磁学的迅速发展。1827年他首先推导出了电动力学的基本公式，建立了电动力学的基本理论，成为电动力学的创始人。安培善于深入研究他所发现的各种规律，并且善于应用数学进行定量分析。1822年在科学学会上，他正式公布了他发现的安培环路定理。在电动力学中，这是一个重要的基本定律之一。安培的研究工作结束了磁是一种特殊物质的观点，使电磁学开始走上了全面发展的道路。为了纪念他的贡献，以他的名字命名了电流的单位。法国物理学家，电动力学的创始人。少年时期主要跟随父亲学习技艺，没有受过正规系统的教育。安培自幼聪慧过人，对事务有敏锐的观察力。他兴趣广泛，爱好多方面的科学知识。1799年安培开始系统研究数学，1805年定居巴黎，担任法兰西学院的物理教授，1814年参加了法国科学会，1818年担任巴黎大学总督学，1827年被选为英国皇家学会会员。他还是柏林科学院和斯德哥尔摩科学院院士。Yoursitehere丹麦物理学家奥斯特，1777年8月14日生于丹麦一个药剂师家庭。由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生。1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长。奥斯特早在读大学时就深受康德哲学思想的影响，认为各种自然力都来自同一根源，可以相互转化。1819年奥斯特发现的电流磁效应，在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明电流计等。安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”奥斯特的发现揭开了物理学史上的一个新纪元。Yoursitehere磁体磁体磁场FF′Yoursitehere磁体电流磁场Yoursitehere电流和磁体都能在空间产生磁场磁场对电流和磁体都能产生力的作用FF′磁铁与磁铁通过磁场发生相互作用磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场来实现的磁体/电流磁场磁体/电流INSNSNSNSNSSNIFYoursitehere匀强磁场特点：磁场强弱方向处处相等水平方向的匀强磁场垂直纸面向里的匀强磁场垂直纸面向外的匀强磁场BBBYoursitehere磁化与消磁电饭锅跳闸的原理电饭锅的中间有个磁钢，磁钢中的永磁铁有这个特新在高温的条件下会失去磁性。失去磁性的磁铁，在重力的作用下就会掉下来断开开关，也就是跳闸了。而这个高温也就饭熟了的温度Yoursitehere电磁炉原理涡流加热原理电磁炉存在辐射，但电磁炉的辐射绝对对人体无害，电磁炉的辐射量是手机的1/60，和40瓦的日光灯差不多，根本无害；再说医院里不用电磁理疗治病救人呢，所以说有磁力线辐射并不就都是对人体有害。您手机都敢用，还担心电磁炉？Yoursitehere内转子直驱式风力发电机组的结构示意图YoursitehereYoursitehere发电机结构图Yoursitehere§4-7互感一、互感现象和互感电动势在开关SA闭合或断开瞬间以及改变RP的阻值，检流计的指针都会发生偏转。Yoursitehere我们把由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势，用eM表示。互感电动势的计算公式为1M2IeMt式中M称为互感系数，简称互感，单位和自感一样，也是亨（H）。Yoursitehere二、互感线圈的同名端我们把由于线圈绕向一致而产生感应电动势的极性始终保持一致的端子称为线圈的同名端，用“·”或“*”表示。Yoursitehere图中1、4、5就是一组同名端。•SA闭合瞬间，A线圈有电流i从1端流进，根据楞次定律，在A线