电工技术基础与技能中职

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资源描述

1任务一磁路的物理量任务二铁磁性材料2任务一磁路的物理量3任务一磁路的物理量一、磁路如图9-1所示,在玻璃板上洒上铁粉,玻璃板下方紧靠玻璃放一马蹄形磁铁,振动玻璃板,我们发现铁粉就会作有规则的排列,即磁感线由N极指向S极。4任务一磁路的物理量5任务一磁路的物理量总结:磁感线是按一定路径通过的,磁感线所通过的路径是可以人为控制的。磁感线(磁通)所经过的路径叫磁路。6任务一磁路的物理量二、磁路的欧姆定律1.磁动势图9-2是图9-1及“U”形铁芯的磁路示意图。在图9-2(b)中,线圈中的磁通的多少与线圈通过的电流有关,电流越大,磁通越多。线圈中磁通的多少还与线圈的匝数有关,每匝线圈都要产生磁通,只要线圈绕向一致,每一匝线圈的7任务一磁路的物理量磁通方向就相同,这些磁通就可以相加,可见,线圈的匝数越多,磁通就越多。由此可知,线圈的匝数及通过线圈的电流决定了线圈中磁通的多少。8任务一磁路的物理量9任务一磁路的物理量通过线圈的电流与线圈匝数的乘积称为磁动势。可表示为式中,I为通过线圈的电流,单位为A;N表示线圈的匝数;Em为磁动势,单位为A。10任务一磁路的物理量2.磁阻在图9-1所示的两次实验中,图9-1(a)所示的磁路是从马蹄形磁铁的N极—玻璃—铁粉—玻璃—S极,最后经马蹄形磁铁回到N极。图9-1(b)的磁路是N极—扁铁板—S极,然后经马蹄形磁铁回到N极(磁感线基本没通过玻璃,所以通过玻璃的磁通被忽略)。11任务一磁路的物理量磁通通过磁路时所受到的阻碍作用叫磁阻。磁阻用符号Rm表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比,与磁路的横截面积S成反比,还与磁路中所用的材料的磁导率μ有关,可用下面的公式表示:12任务一磁路的物理量磁路的磁通可以分为主磁通和漏磁通两部分,限定在铁芯内的(含气隙)磁通称为“主磁通”。少量磁通在磁路以外闭合为漏磁通。工程上漏磁通只占总磁通的很小部分,以致可以忽略不计。13任务二铁磁性材料14任务二铁磁性材料15任务二铁磁性材料活动一铁磁性物质的磁化1.铁磁性物质的磁化有些物质没有磁性,但把它放入磁场中后,就变得有磁性了,我们把从无磁性到有磁性的这一过程叫磁化。能够被磁化的这一类物质叫铁磁性物质。非铁磁性物质是不能被磁化的。16任务二铁磁性材料铁磁性物质为什么能够被磁化呢?原来铁磁性物质内存在许多小磁畴,每个小磁畴就是一个小磁体,有N,S极,无外磁场作用时,这些小磁畴自由无规则的排列,磁性相互抵消,如图9-3(a)所示。在外磁场的作用下,磁畴就沿外磁场的方向定向排列,形成附加磁场,使磁场显著加强。被磁化后,磁畴重新排列的分布状况如图9-3(b)所示。17任务二铁磁性材料18任务二铁磁性材料2.磁化曲线各种铁磁性材料由于内部结构的不同,磁化后的附加磁场与离开磁场后的磁性都各有差异,有的铁磁性材料附加磁场很强,有的较弱;有的铁磁性材料离开磁场后附加磁场随之消失,有的留有较弱的剩磁,有的附加磁场基本没变。19任务二铁磁性材料铁磁性物质的磁感应强度B随磁场强度H而变化的曲线称为磁化曲线,又称B-H曲线。图9-4是测定磁化曲线的实验电路及实验所记录的磁化曲线。20任务二铁磁性材料21任务二铁磁性材料3.磁滞回线当铁磁材料工作在交流电流中时,对应的B是交变的磁感应强度,只不过变化要更为复杂一些。在图9-4所示的实验中,当达到饱和值时,我们逐渐减小电流到零,再反向增加电流,使B达到反向饱和,这时,我们描绘出的BH曲线是一条封闭曲线,如图9-5所示。22任务二铁磁性材料23任务二铁磁性材料从整个过程看,B的变化总是滞后于H的变化,这种现象叫磁滞现象,在交变磁场中,磁化过程的曲线就像图9-5一样,是一对称于原点的闭合曲线,我们把它称为磁滞回线,而由原点O到a的这一曲线称为起始磁化曲线。24任务二铁磁性材料交流电的幅值不同,H的幅值就不同,对应的磁滞回线大小也就不同。铁磁物质在交变磁场中被反复磁化,磁畴要不断地改变方向,会损耗一定的能量,这种损耗叫磁滞损耗。磁滞回线包围的面积越大,磁滞损耗也越大。25任务二铁磁性材料磁滞回线的形状,还反映了剩磁的多少、矫顽力的大小、铁磁性物质磁化的难易程度等,这些都是我们选用磁性材料的依据。图9-5磁滞回线图9-6基本磁化曲线。26任务二铁磁性材料27任务二铁磁性材料4.基本磁化曲线在磁化曲线的测试、描绘过程中,在同一个HB坐标中,取不同的Hm值,铁磁性物质的磁滞回线是不同的,将各个不同的Hm所对应的顶点连起来所描绘的曲线叫基本磁化曲线,如图9-6所示。基本磁化曲线略低于起始磁化曲线。28任务二铁磁性材料活动二铁磁性物质的分类与应用1.软磁性物质软磁性物质的磁滞回线如图9-7(a)所示,它的形状窄而陡,回线包围的面积比较小,所以磁滞损耗较小,比较容易磁化,撤去外磁场后磁性基本消失,其剩磁与矫顽力都较小。这类材料主要有硅钢、铁镍合金和软磁氧体等。29任务二铁磁性材料30任务二铁磁性材料2.硬磁性物质硬磁性物质的磁滞回线如图9-7(b)所示,它的形状宽而平,回线所包围的面积较大。所以磁滞损耗较大,剩磁、矫顽力也较大,需较强的磁场才能使它磁化,撤去外加磁场仍能保留较大的剩磁。这类材料适用于制造永久磁铁。常用的材料有钨钢、铬钢、钴钢和钡铁氧体等。31任务二铁磁性材料3.矩磁性物质矩磁性物质的磁滞回线如图9-7(c)所示。它的特点是只需很小的外加磁场就能使之达到磁饱和,撤去外磁场时,磁感应强度(剩磁)与饱和时一样。计算机中的存储元件就用到矩磁性材料。常用的材料有锰镁铁氧体和锂锰铁氧体等。32任务二铁磁性材料活动三涡流和磁屏蔽1.涡流在图9-8(a)中,线圈中放有一铁芯,当通入交变电流后铁芯中就会有变化的磁通,在变化的磁通作用下,铁芯中就会产生感应电流,这种电流叫涡流。33任务二铁磁性材料由于金属铁芯的电阻很小,涡流会很大。由于涡流的热效应,使铁芯温度升高,造成电气设备的绝缘性能下降。严重时还会损坏电器设备,造成用电事故。34任务二铁磁性材料35任务二铁磁性材料涡流有其不利的一面,也有其有益的一面,如在工业生产中,可以用涡流的热效应来冶炼金属,高频感应炉就是一种常用的冶炼设备。当高频大功率电流通过感应炉的线圈时,由于涡流的热效应,线圈中的坩埚就会产生大量的热量,使锅中的金属熔化。图9-9是高频感应炉的示意图。36任务二铁磁性材料37任务二铁磁性材料2.磁屏蔽(1)如图9-10所示,把两线圈垂直安置,可以有效地减少互感。在图9-10(a)中线圈L1的磁通不经过线圈L2的轴线方向,与轴线方向垂直,所以线圈L2不受L1的影响,不产生互感电动势。38任务二铁磁性材料在图9-10(b)中线圈L2的磁通穿过线圈L1的上半部分与下半部分的磁通方向相反、大小相等,作用相互抵消,线圈L1也不产生互感电动势。39任务二铁磁性材料40任务二铁磁性材料(2)采用磁屏蔽技术,为了减少互感或磁辐射对元器件的影响,可以把元件放在金属屏蔽罩内,使元件不受其他磁场的影响,或者把线圈放在屏蔽罩内,使其磁场限制在屏蔽罩内。41任务二铁磁性材料通常用铁磁材料制作屏蔽罩,当外界磁通经过被屏蔽器件时,由于铁磁材料的磁导率比空气要大得多,所以大部分磁通经过屏蔽罩,使被屏蔽器件免受干扰,为了提高屏蔽效率,可采用多层铁壳,使漏磁逐层被屏蔽掉。屏蔽罩可以防止外磁场的干扰,也可以防止屏蔽罩内磁场向外辐射。42任务二铁磁性材料如果是高频磁场,可用铜或铝制作屏蔽罩。高频磁通经过屏蔽罩时,在铜或铝屏蔽罩上会产生很大的涡流,利用涡流的去磁作用来达到磁屏蔽的作用。不选用铁磁性材料制作屏蔽罩是因为其电阻率较大,形成的涡流较小,不利于磁屏蔽。THANKYOU

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