《电磁现象及其应用》PPT课件

第2章电磁现象及其应用　　教学重点　　1．了解电流的磁场。　　2．了解磁场对电流的作用与电磁感应。　　3．理解电磁继电器的结构及工作原理　　4．理解霍尔效应2.1　磁的基础知识2.2电磁铁和继电器2.3电磁感应单元小结第2章电磁现象及其应用2.1磁的基础知识一、电流的磁场二、磁场的基本物理量三、铁磁材料　　1．磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质称为磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。　　2．磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。　　3．磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N极所指的方向即为该点的磁场方向。　　一、磁场　　二、磁感线　　1．磁感线　　在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图2-1所示。 图2-1　磁感线　　2．特点　　(1)磁感线的切线方向 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。　　(2)磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N极出来，绕到S极；在磁体内部，磁感线的方向由S极指向N极。　　(3)任意两条磁感线不相交。　　说明：磁感线是为研究问题方便人为引入的假想曲线，实际上并不存在。　　图2-2所示为条形磁铁的磁感线。图2-2　条形磁铁的磁感线　　3．匀强磁场　　在磁场中某一区域，若磁场的大小、方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。　　直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定， 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。　　1．电流的磁场　　三、电流的磁场　　环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。　　螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。　　2．电流的磁效应　　电流的周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。四、磁场的主要物理量1、磁感应强度2、磁通3、磁导率4、磁场强度　　1、磁感应强度磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值称为通电直导线所在处的磁感应强度B，即　　磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。　　磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。在国际单位制中，磁感应强度的单位是：T(特斯拉)。　　用磁感线可形象地描述磁感应强度B的大小，B较大的地方，磁场较强，磁感线较密，B较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀，磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B的方向。　　匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。　　2、磁通在磁感应强度为B的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直，面积为S的平面，则B与S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，简称磁通。即　　　　　　　　　　　　即磁感应强度B可看作是通过单位面积的磁通，因此磁感应强度B也常称为磁通密度，并用Wb/m2作单位。　　磁通的国际单位制单位是Wb(韦伯)。由磁通的定义式可得=BS　　3、磁导率　　物质导磁性能的强弱用磁导率来表示。的单位是H/m(亨/米)。不同的物质磁导率不同。在相同的条件下，值越大，磁感应强度B越大，磁场越强；值越小，磁感应强度B越小，磁场越弱。　　真空中的磁导率是一个常数，用0表示　0=4107H/m　　4、磁场强度　　在各向同性的媒介质中，某点的磁感应强度B与磁导率之比称为该点的磁场强度，记做H。即　磁场强度H也是矢量，其方向与磁感应强度B同向，国际单位制单位是A/m(安培/米)。　　必须注意：磁场中各点的磁场强度H的大小只与产生磁场的电流I的大小和导体的形状有关，与磁介质的性质无关。五、铁磁材料　　1．磁化　　本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化。　　2．分类　　1）软磁性材料2）硬磁性材料2.2电磁铁和继电器一、电磁铁二、继电器三、汽车喇叭电路电磁铁什么是电磁铁？一、电磁铁1.定义：2.构造：电磁铁是一个带有铁芯的螺线管.线圈铁芯将导线的两个端点连接到电池的正负极上。实验:研究电磁铁器材:线圈匝数可以改变的电磁铁,滑动变阻器,电流表,电源,开关,导线和一小堆大头针步骤:(1)电磁铁的磁性跟电流通断的关系(2)电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系(3)电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系实验现象结论（1）研究电磁铁的磁性有无通电时电磁铁___________电磁铁通电时_____磁性，断电时磁性_____.闭合和断开开关吸引大头针不吸引大头针断电时电磁铁____________产生消失实验（2）研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系改变电流通过电磁铁的电流越____,电磁铁的磁性_____.结论增大电流电磁铁吸引的大头针数目_____.现象越强大增多改变线圈匝数实验现象匝数越______,磁性越______.多强结论当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______,磁性______.越多越强(3)研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系结论:电磁铁的特性(1)电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性.(2)通入电磁铁的电流越大,它的磁性越强.(3)在电流一定时,外形相同的螺线管,线圈匝数越多,它的磁性越强.电磁铁的应用电磁起重机是电磁铁的最直接应用之一,为保证断电时没有磁性,电磁起重机的铁芯应用软铁,而不能用钢.电磁选矿机电磁起重机应用：电铃门铃电话电磁继电器磁悬浮列车电磁铁的优点(1)磁性的有无可由电流的通断控制（2）磁性强弱可用电流大小和线圈匝数控制(3)磁极的极性由电流的方向控制二、电磁继电器电磁铁弹簧衔铁点触1、电磁继电器的构造：电磁铁，衔铁，弹簧，触电，支架支架M（1）电磁继电器的结构与工作原理控制电路工作电路低压电源高压电源由低压控制电路和高压工作电路组成。控制电路：低压电源开关电磁铁工作电路：高压电源触点用电器（2）电磁继电器的构造：电磁铁，衔铁，弹簧，触电，支架电源低压控制电路电源电动机高压工作电路　　在发现了电流的磁效应后，人们自然想到：既然电能够产生磁，磁能否产生电呢？　　由实验可知，当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。　　一、电磁感应现象2.3电磁感应　　当穿过闭合线圈的磁通发生变化时，线圈中有电流产生。　　在一定条件下，由磁产生电的现象，称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。　　上述几个实验，其实质上是通过不同的方法改变了穿过闭合回路的磁通。因此，产生电磁感应的条件是：　　当穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。　　二、磁感应条件　　注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。　　在电源内部，电流从电源负极流向电源正极，电动势的方向也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。　　三、感应电动势　　1．感应电动势　　电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。产生感应电动势的那部分导体，就相当于电源，如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。　　2．感应电动势的方向　　感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。　　若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。　　3．感应电动势与电路是否闭合无关　　当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象称为自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，称为自感电动势。　　四、自感1、自感现象　　考虑自感电动势与线圈中电流变化的定量关系。当电流流过回路时，回路中产生磁通，称为自感磁通，用L表示。当线圈匝数为N时，线圈的自感磁链　　同一电流流过不同的线圈，产生的磁链不同，为表示各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感，用L表示　　即L是一个线圈通过单位电流时所产生的磁链。电感的单位是H(亨)以及mH(毫亨)、H(微亨)，它们之间的关系为1H=103mH=106H2、自感系数L=NL，将　　由电磁感应定律可得，自感电动势代入，则　　　　　自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比。当线圈中的电流在1s内变化1A时，引起的自感电动势是1V，则这个线圈的自感系数就是1H。　3、自感电动势　　由于一个线圈的电流变化，导致另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象。在互感现象中产生的感应电动势，叫互感电动势。　　1、互感现象　　五、互感　　设两个靠得很近的线圈，当第一个线圈的电流i1发生变化时，将在第二个线圈中产生互感电动势EM2，根据电磁感应定律，可得　　设两线圈的互感系数M为常数，将　代入上式，得　　2、互感电动势　　同理，当第二个线圈中电流i2发生变化时，在第一个线圈中产生互感电动势EM1为　　上式说明，线圈中的互感电动势，与互感系数和另一线圈中电流的变化率的乘积成正比。　　互感电动势的方向，可用楞次定律来判断。　　互感现象在电工和电子技术中应用非常广泛，如电源变压器，电流互感器、电压互感器和中周变压器等都是根据互感原理工作的。　（1)同名端　　在电子电路中，对两个或两个以上的有电磁耦合的线圈，常常需要知道互感电动势的极性。　　如图所示，图中两个线圈L1、L2绕在同一个圆柱形铁棒上，L1中通有电流I。　　3、互感线圈的同名端互感线圈的极性　　(1)当i增大时，它所产生的磁通1增加，L1中产生自感电动势，L2中产生互感电动势，这两个电动势都是由于磁通1的变化引起的。根据楞次定律可知，它们的感应电流都要产生与磁通1相反的磁通，以阻碍原磁通1的增加，由安培定则可确定L1、L2中感应电动势的方向，即电源的正、负极，标注在图上，可知端点1与3、2与4极性相同。　　(2)当I减小时，L1、L2中的感应电动势方向都反了过来，但端点1与3、2与4极性仍然相同。　　(3)无论电流从哪端流入线圈，1与3、2与4的极性都保持相同。　　这种在同一变化磁通的作用下，感应电动势极性相同的端点叫同名端，感应电动势极性相反的端点叫异名端。　　在电路中，一般用“·”表示同名端，如图6-7所示。在标出同名端后，每个线圈的具体绕法和它们之间的相对位置就不需要在图上表示出来了。　(2)同名端的表示法同名端表示法　　(1)若已知线圈的绕法，可用楞次定律直接判定。　　(2)若不知道线圈的具体绕法，可用实验法来判定。　　图是判定同名端的实验电路。当开关S闭合时，电流从线圈的端点1流入，且电流随时间在增大。若此时电流表的指针向正刻度方向偏转，则说明1与3是同名端，否则1与3是异名端。　　(3)同名端的判定判定同名端实验电路